1. Ecologia
UNITAT 6: EL CICLE DE LA MATÈRIA
I EL FLUX D’ENERGIA. EL MEDI
TERRESTRE I EL MEDI AQUÀTIC
2. Ecologia:
Ernst Häckel va introduir el concepte d'ecologia, terme
compost de les paraules gregues:
oikos: casa, habitatge, llar
logos: coneixement, ciència, raó
És la branca de la biologia que s’encarrega de l’estudi de les
relacions entre els éssers vius i el medi ambient en el qual
viuen en un moment determinat.
Més tard va ampliar aquesta definició a l'estudi de les
característiques del medi, que també inclou el transport
de matèria i energia i la seva transformació en
les comunitats biològiques.
5. Ex. Sabana:
Zebres: s’alimenten tiges altes dels matolls.
Nyus: s’alimenten de fulles i beines.
Gaseles s’alimenten de tiges baixes i herbes
Dinàmica d’ecosistemes:
Nínxol ecològic: L’àmbit en el que una espècie es
desenvolupa millor i la funció que fa dins un ecosistema.
No hi ha COMPETÈNCIA entre
espècies!!
7. El cicle de la matèria i el flux d’energia.
La matèria i l’energia
Els organismes necessiten matèria per renovar, per crèixer o reproduir-se; i
energia (necessiten absorbir-la i transformar-la) per fer reaccions.
Mentre que la matèria segueix uns cicles (biogeoquímics) l’energia segueix un
flux (prové del Sol i es va transformant fins acabar en calòrica)
8. La matèria i l’energia
Els organismes fotosintètics capten l’energia solar i la transformen
en energia química (ATP) en trencar la molècula d’aigua, i
desprenen oxigen. Amb aquesta energia, el CO2 atmosfèric (matèria
inorgànica) es transforma en glucosa (matèria orgànica) que conté
aquesta energia en enllaços entre molècules de carboni.
L’orgànul cel·lular que conté tots
els mecanismes per poder
realitzar la fotosíntesi és el
cloroplast en cèl·lules vegetals
9. La matèria i l’energia
1. La captació d’energia per part dels éssers vius
Hi ha 2 mecanismes per captar l’energia i produir
matèria orgànica (organismes autòtrofs):
1. Fotosíntesi: el que es capta és energia
fotònica, o de la llum, en determinades parts de
les cèl·lules. Amb aquesta (transformada en
ATP) es fabrica matèria orgànica (C6H12O6) a
partir d’inorgànica (H2O, CO2, NO3
-, PO4
3-)
2. Quimiosíntesi: l’energia s’obté de l’oxidació
d’algunes substàncies inorgàniques reduïdes
(SH2, NH3) i amb l’hidrogen d’aquest compostos
es redueix el CO2 fabricant matèria orgànica
que serveix de menjar pel propi organisme. Ho
fan alguns bacteris.
10. La matèria i l’energia
2. La utilització de l’energia
L’energia emmagatzemada en els enllaços de carboni en la glucosa s’allibera
deshidrogenant la matèria orgànica i passant els hidrogens a:
• Un compost inorgànic que si és l’oxigen s’anomena respiració aeròbica.
Desprén H2O i es realitza en els mitocondris.
• Un compost inorgànic que si és diferent del oxigen (com el S) s’anomena
respiració anaeròbica (desprén SH2) que es realitza en citoplasma bacterià
• Un compost orgànic quan l’acceptor és matèria orgànica i s’anomena
fermentació (dóna lloc a matèria orgànica) que es realitza en el citosol
Tots els organismes (menys
els anaeròbics estrictes) ho
poden fer per obtenir
energia per realitzar les
seves funcions pròpies.
11. 1. Els nivells tròfics
S’estableixen 5 tipus de nivells tròfics:
1. Productors: aquells organismes foto i quimiosintetitzadors (autòtrofs)
2. Consumidors primaris o hervíbors (zooplàncton en l’aigua) (heteròtrofs)
3. Consumidors secundaris, terciaris (poden haver-hi omnívors)
4. Descomponedors: passen la matèria orgànica a orgànica molt senzilla o
inorgànica no assimilable. Ex. Fongs i bacteris
5. Transformadors: aquesta matèria orgànica senzilla o no assimilable es pot
convertir en sals minerals diverses si assimilables. Ex. Bacteris
Alguns organismes són de difícil col·locació com:
• Carronyaires: mengen organismes morts
• Sapròfits: mengen matèria orgànica en descomposició
• Detritívors: mengen restes
12. 7.4. L’ecologia tròfica
1. Els nivells tròfics
H2O
CO2
llum
Fitoplàncton Zooplàncton
L’energia que conté un conjunt d’organismes passa a un altre, que com és
unidireccional, es diu que és d’ordre o nivell superior.
Tots els organismes que obtenen l’energia de la mateixa manera pertanyen en el
mateix nivell tròfic
13. ELS NIVELLS TRÒFICS:
Tròfic: fa referència a l’alimentació. La matèria que conté l’energia passa d’uns
organismes a altres però cada traspàs hi ha una pèrdua molt important d’energia
(90%) per respiració o restes orgàniques
Engloben aquells
organismes que obtenen
la matèria i l’energia de
forma semblant.
14.
15. 2. RELACIONS TRÒFIQUES:
El flux d’energia és unidireccional, això comporta una dependència tròfica d’uns
organismes respecte a uns altres generant una cadena alimentària o tròfica.
Uns organismes s’alimenten d’uns (nivells tròfics inferiors) a la vegada que són
la base alimentària d’altres (nivells tròfics superiors)
Representen les relacions de dependència alimentària
entre els diferents organismes o nivells tròfics d’un
ecosistema, per tant l’intercanvi de matèria i energia
entre els diferents organismes.
Matèria
Energia
16. Cadenes tròfiques:
Representen esquemàticament les transferències de matèria i
energia entre nivells tròfics.
Les fletxes indiques el sentit del fluxe de matèria i energia
17. Xarxes tròfiques:
• És el conjunt de cadenes tròfiques o alimentàries.
• Representen totes les interrelacions o cadenes
tròfiques possibles.
Les relacions poden ser molt
complexes i no són sempre
lineals, s’estableixen tota mena
de relacions col·laterals formant
al que s’anomena xarxa tròfica
D’alló que s’alimenta una
espècie s’anomena nínxol
ecològic
19. 7. Les piràmides tròfiques. De nombre d’individus
Les cadenes tròfiques es poden
representar en piràmides (on la base
són els productors i el vèrtex els
consumidors més elevats) de diferent
tipus:
1. Piràmide de nombres: dins de cada
esglaó es col·loca el nombre
d’individus, cal procurar que l’àrea de
l’esglaó o nivell sigui proporcional al
nombre d’individus.
Aquest tipus de piràmides poden ser
inverses (algun/s esglaons superiors
són més grans que l’inferior)
20. L’ecologia tròfica
7. Les piràmides tròfiques. De Biomassa
2. Piràmide de biomassa: en cada
nivell es col·loca la biomassa.
Normalment el 99% està en els
productors.
Aquest tipus pot presentar piràmides
inverses en algun cas (el consum és
elevat i disminueix molt la biomassa,
però com la taxa de renovació és molt
elevada quan es vol novament
consumir hi ha més que suficient)
21. L’ecologia tròfica
7. Les piràmides tròfiques. De Producció o energia
7. Piràmide de producció: en cada
nivell es col·loca l’energia neta, és a dir,
aquella que queda a disposició del nivell
tròfic superior sense alterar l’ecosistema.
Aquest tipus de piràmide no pot ser
inversa, per què del que s’alimenta un
nivell únicament es queda un 10%
aproximadament (llei del 10%)
Producció = D Biomassa/ Temps
22. L’energia endosomàtica i exosomàtica
Producció: augment de matèria
orgànica d’un organisme:
• P. bruta: tot allò del que s’alimenta
• P. neta: després de l’assimilació, el
treball, etc. (respiració); tot allò que
queda per augmentar la massa de
l’organisme (biomassa)
23. L’ecologia tròfica
4. La biomassa. La productivitat de l’ecosistema
Biomassa: massa total o energia emmagatzemada
Eficiència o rendiment = Producció neta / Producció bruta
La eficiència més utilitzada és la productivitat
Productivitat = Producció bruta / Biomassa
24. L’ecologia tròfica
4. La biomassa. La productivitat de l’ecosistema
La biomassa d’un nivell tròfic pot
augmentar (producció) de dues
maneres:
• Creixement en pes dels
individus
• Reproducció d’aquests
L’aliment disponible correspon a
la producció neta del nivell tròfic
inferior.
25. Els cicles biogeoquímics
Del grec bio= vida, geo= terra i química. Fa referència als cicles que
segueixen els elements entre els éssers vius i l’ambient ( atmosfera
i hidrosfera, geosfera ) mitjançant processos com la descomposició,
respiració cel·lular o la fotosíntesis entre d’altres.
29. 7.2. Els cicles biogeoquímics
2. El cicle del nitrogen
El nitrogen és indispensable per a la formació de
les proteïnes –NH2, però els éssers vius no el
podem prendre de l’atmosfera 𝑁2
30. 7.2. Els cicles biogeoquímics
7. El cicle del fòsfor
El fòsfor és important en la formació dels Àcids
nucleics, l’ATP, el fosfolípids, ossos, dents...
Cicle local o biològic Cicle llarg o geològic
33. 7.4. L’ecologia tròfica
5. La biodiversitat
És la descripció quantitativa de les espècies d’una comunitat
Hi ha diferentes maneres de calcular-la, però sempre ens indiquen
d’alguna manera la quantitat d’individus respecta a la quantitat
d’espècies. De tal forma que com més és el nombre d’espècies més alta
és la biodiversitat.
• Ecosistemes rics en espècies (bosc tropical)
• Ecosistemes pobres en espècies (ecosistemes artificials, camps de
conreu)
És molt important la superfície que es té en compte, per què
quan més augmenta la superfície més augmenten les espècies, però
segueix una corba exponencial negativa (al principi creix molt, fins un
moment que s’estabilitza el nombre encara que augmenti la superfície)
34. 7.4. L’ecologia tròfica
4. La biomassa. La productivitat de l’ecosistema
En un ecosistema hi ha 3 possibilitats;
1. Explotació > Producció neta del nivell tròfic inferior
2. Explotació = Producció neta del nivell tròfic inferior
7. Explotació < Producció neta del nivell tròfic superior
Aquest 3 tipus es produeixen en 3 tipus d’ecosistemes
1. Ecosistemes en regressió o en desequilibri negatiu
2. Ecosistemes sostenibles o en equilibri, en successió clímax
7. Ecosistemes juvenils, en creixement o en fase de successió
