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El cambio en las condiciones de un ecosistema conduce a un cambio en los organismos.

El cambio en las condiciones de un ecosistema conduce a un cambio en los organismos.



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Pensemos en el método de tala y quema y sus efectos en el ecosistema. La tala de árboles que se elevan hasta el dosel expondría las plantas a nivel del suelo a más luz, por lo que cambiaría un factor abiótico y cambiaría las condiciones necesarias para la supervivencia. Estas plantas no están adaptadas a la alta intensidad de luz, por lo que les resultaría difícil sobrevivir y competir, a través de la competencia entre especies, con especies de plantas recién llegadas que están mucho más adaptadas a la intensidad de luz adicional.

Obviamente, esto causaría una reducción dramática en el número de especies de plantas anteriores y daría como resultado la migración de los animales debido a la falta de alimento, asumiendo que no pueden alimentarse de las plantas recién llegadas, y un cambio en la cadena alimentaria.

¿De qué manera afecta esto al ecosistema local y regional, y qué problemas podría producir (tanto desde una perspectiva ecosistémica como humana)? Estos tipos de cambios en el uso de la tierra a menudo se consideran problemáticos en la biología de la conservación (como "... algo malo"). ¿No traerían las nuevas especies de plantas nuevos animales que se alimentan de ellas y se alcanzaría un nuevo equilibrio solo con diferentes especies? ¿Tiene que ver con la reducción de la biodiversidad o el peligro de extinción de organismos autóctonos?

Como probablemente se habrá dado cuenta, no entiendo exactamente este tema a la perfección y agradecería cualquier enmienda o información adicional a los párrafos anteriores. Gracias por adelantado.


Intentaré dar una respuesta general, un punto de partida y una descripción general de esta pregunta, aunque es bastante amplia y vaga.

El proceso biológico

Si comenzamos con su descripción del proceso; tiene razón en que un cambio tan dramático en el medio ambiente como la agricultura de roza y quema cambiará drásticamente los entornos de vida en el piso del dosel (bueno, en todo el ecosistema).

Por nombrar algunos, habrá cambios en:

  • Condiciones de luz, lo que alterará el equilibrio competitivo entre especies vegetales, donde desaparecerán las adaptadas a un dosel cerrado.
  • Humedad
  • Temperatura (máxima, mínima y variación de temperatura)
  • Nutrientes El objetivo de la agricultura de roza y quema es proporcionar un impulso de nutrientes para la agricultura. Sin embargo, el impulso es de corta duración y transitorio. Después, generalmente se queda con un suelo muy pobre en nutrientes, que es común en los bosques tropicales. Los bosques tropicales (donde a menudo se usa la tala y quema) tienen un alto contenido de biomasa, pero la mayoría si está ligado a la biomasa en pie. Cuando se elimina mediante la tala rasa, el ciclo natural de los nutrientes se interrumpe y el exceso de nutrientes se filtra del suelo (Ricklefs, 2001).
  • Pérdida de especies hospedadoras Esto conducirá a la pérdida de consumidores primarios (especialistas y generalistas) que se alimentan de ellos y a efectos en cascada en el ecosistema que depende de ellos.

Todos estos cambios y varios otros modificarán drásticamente los espacios de nicho y la competencia entre especies en el parche de bosque, y la mayoría de las especies anteriores probablemente no podrán persistir localmente. Nuevas especies se moverán para llenar los nichos abiertos, y durante un (largo) período de sucesión surgirá una nueva comunidad cuasi estable. Debido a la altísima biodiversidad de los bosques tropicales, es casi seguro que contendrá menos especies que la comunidad original.

La cuestión de si la comunidad volverá eventualmente a su estado anterior (incluso si eso llevará mucho tiempo) es una cuestión relativamente abierta y también depende de las condiciones en el sitio específico y de la escala espacial de la perturbación. El mayor problema para la biología de la conservación es que estos cambios en el uso de la tierra generalmente ocurren a gran escala, por lo que la fragmentación de los hábitats de las especies puede conducir a la extinción regional e incluso global. Dado que muchas especies tropicales tienen áreas de distribución reducidas y no están adaptadas a paisajes fragmentados, muchas corren el riesgo de extinguirse. Por lo tanto, incluso si se recupera la apariencia general del bosque original, contendrá un conjunto de especies muy diferente. Los cambios en el uso de la tierra, incluso en forma de agricultura temporal de roza y quema, generalmente también conducen a una explotación continua / secundaria del área y rara vez a la restauración / regeneración (Meffe y Carroll, 1997).

También quiero señalar que se está refiriendo indirectamente ("... se alcance un nuevo equilibrio ...") a la idea de un Equilibrio de la naturaleza en los ecosistemas, que en gran medida se considera obsoleta e incorrecta. Sin embargo, como abreviatura o cuando se refiere a un equilibrio dinámico entre múltiples poblaciones (con un cambio evolutivo en curso) puede ser significativo.

La cuestión filosófica

La cuestión de si un cambio de ecosistema o la extinción de especies es "… una cosa mala"es inherentemente filosófico y depende del juicio humano. Los fundamentos filosóficos de la biología de la conservación se pueden dividir en valores instrumentales y valores intrínsecos / inherentes. Valores instrumentales luego se puede subcategorizar como servicios (polinización, regulación del agua), bienes / recursos, información (por ejemplo, información genética que se utilizará en la investigación médica), y valores estéticos / espirituales. Valores intrínsecos se refiere a un valor específico otorgado a las especies, los ecosistemas o la historia evolutiva debido a su singularidad y se ve como independiente de las necesidades y deseos humanos (aunque algunos argumentan que los valores independientes de los humanos son imposibles). Los valores intrínsecos también están conectados con el reconocimiento de que los organismos tienen intereses y quieren ellos mismos (su propio "bien"). Naturalmente, diferentes personas sopesan estos problemas de diferentes maneras, y para algunos, las ganancias económicas a corto plazo pesarán más. Los costos económicos a largo plazo son potencialmente grandes, pero menos seguros. Desde una perspectiva estricta de la biodiversidad (es decir, una perspectiva de recuento de especies), el cambio será ciertamente negativo, ya que el cambio en el uso de la tierra disminuirá la diversidad y probablemente conducirá a que ingresen más especies 'triviales'. Desde la perspectiva del ecosistema original ( si tiene algo que decir) el cambio es por definición negativo, ya que desaparecerá.

El valor instrumental directo de las especies individuales suele ser incierto (independientemente de los fundamentos directos utilizados), por lo que a menudo se invoca el principio de precaución para justificar la conservación de las especies. Además, existen numerosos ejemplos de cómo los aspectos de la biodiversidad se relacionan con los valores humanos (algunos ejemplos recientes son Garibaldi et al. 2013 y Gamfeldt et al. 2013), como la producción o los servicios, que también pueden utilizarse para justificar tanto la conservación de la biodiversidad como especies individuales. Un ejemplo de servicios ecosistémicos de entornos tropicales se puede ver en Ricketts (2004). Sin embargo, a veces se enfatiza la diversidad funcional que se enfoca en preservar grupos funcionales de especies en lugar de la biodiversidad 'general' (es decir, especies específicas).


Vale la pena señalar que existen sistemas agrícolas sostenibles y biodiversos que los forasteros han llamado "tala y quema". En muchas partes del mundo, estas etapas sucesivas gestionadas de "barbecho forestal" o "agricultura migratoria" han creado paisajes antropogénicos dinámicos y resilientes.

Los estudios de Hal Conklin sobre la agricultura de Hanunóo son los clásicos en este campo. Para una buena introducción general, pruebe este powerpoint, que también señala que la quema sostenible tiene un impacto ecológico más cercano a la perturbación natural de la caída de árboles, que generalmente se ha llevado a promover biodiversidad forestal (ver Hipótesis de perturbación intermedia).

Esto no quiere decir que no haya bosques sometidos a tala y quema que se estén transformando permanentemente, y en una dirección de menor biodiversidad y menor utilidad humana (es decir, "mala" / "destrucción"), o decir que toda la agricultura tradicional los sistemas son necesariamente sostenibles; sólo que bajo muchos de los criterios biológicos y filosóficos que plantea el archivo bajo el agua, existen sistemas biológicos-humanos sostenibles y biológicamente ricos que han sido llamados 'roza y quema'.


Cambio de ecosistema

Contexto - El bienestar humano depende en gran medida de los ecosistemas y de los beneficios que brindan, como alimentos y agua potable. Sin embargo, durante los últimos 50 años, los seres humanos han tenido un impacto tremendo en su medio ambiente.

Para comprender mejor las consecuencias de los cambios actuales en los ecosistemas y evaluar escenarios para el futuro, el secretario general de la ONU, Kofi Annan, ha lanzado un estudio científico integral, la Evaluación de Ecosistemas del Milenio.

¿Qué acciones se podrían tomar para limitar las consecuencias dañinas de la degradación de los ecosistemas?


Cambio medioambiental

¿Cómo responden los organismos al cambio ambiental?
Los seres humanos están modificando el mundo de muchas maneras, y no todas para mejor. Los cambios que causamos son a menudo desafíos severos para los animales, plantas y microbios en la naturaleza, desde la introducción de patógenos o especies exóticas invasoras hasta la adición de sustancias tóxicas o nutrientes excesivos, o provocando cambios climáticos. A menudo, ocurren varios cambios a la vez. El laboratorio de Nelson Hairston se enfoca en ambientes de agua dulce, especialmente lagos y estanques, donde algunas de las especies presentes responden al cambio ambiental con disminuciones en su número, incluso hasta el punto de extinción, mientras que otras pueden beneficiarse en exceso, volviéndose tan dominantes que presentan problemas. , como en el caso de las floraciones de algas nocivas estimuladas por el enriquecimiento de nutrientes o el calentamiento del clima. El laboratorio de Hairston estudia cómo las especies individuales, las redes tróficas y los ecosistemas completos se alteran cuando cambia el medio ambiente.

Una forma en que algunos organismos de agua dulce responden al cambio ambiental es evolucionar rápidamente. Un cambio marcado en el medio ambiente favorece algunas características de plantas, animales y microbios sobre otras. Estas diferencias de carácter a menudo tienen una base genética, por lo que las características favorecidas pueden aumentar en la próxima generación. Cuanto más corto sea el tiempo de generación, más rápido puede ocurrir este cambio evolutivo. Por ejemplo, el plancton diminuto pero abundante, consumido por peces y otros animales más grandes, puede adaptarse al medio ambiente modificado en unos pocos años porque su tiempo de generación es de solo unos días. El laboratorio de Hairston ha demostrado que las "pulgas de agua" planctónicas (Daphnia), las principales consumidoras de algas suspendidas en los lagos, evolucionaron para ser tolerantes a las algas dañinas una década después de la aparición de las flores. Esta rápida evolución (denominada "rescate evolutivo" en biología de la conservación) plantea muchas preguntas intrigantes, para todos los entornos, no solo para el agua dulce: ¿Hasta qué punto podemos confiar en que las especies se adapten en lugar de extinguirse cuando su entorno cambia? ¿Cómo la evolución de una especie que juega un papel ecológico crítico altera las interacciones que tiene con otras especies y el funcionamiento de todo el ecosistema?

Medir y predecir cambios evolutivos rápidos, desde la resistencia a los antibióticos hasta las especies invasoras.
El laboratorio de Ellner también estudia cómo evolucionan los organismos en respuesta al cambio ambiental. Ahora sabemos que los cambios evolutivos importantes pueden ocurrir en unas pocas generaciones y pueden desempeñar un papel importante en el éxito de las especies invasoras y la capacidad de las especies nativas para persistir a medida que cambian los entornos. La evolución de la resistencia a los antibióticos también es un desafío importante para el control y el tratamiento de enfermedades infecciosas. Entonces, para las especies que esperamos conservar, controlar o eliminar, no es suficiente saber cómo son ahora, también necesitamos predecir cómo cambiarán. El laboratorio trabaja en formas de medir la importancia de la evolución rápida y predecir cuándo ocurrirá y cuáles serán las consecuencias. Para probar nuestras teorías, usamos principalmente ecosistemas de laboratorio artificiales, pero también analizamos datos a largo plazo de ecosistemas naturales y enfermedades infecciosas de humanos, corales y otros organismos. La figura de la izquierda es una comparación entre los resultados teóricos y experimentales sobre cómo la rápida evolución de las presas afecta la dinámica depredador-presa.

¿Desaparecerá el arce de azúcar del paisaje del noreste?
Las proyecciones de calentamiento climático, junto con las preferencias de temperatura tomadas de la distribución actual de los árboles, hacen que algunos científicos pronostiquen que los arces azucarados y rojos serán reemplazados por especies forestales adaptadas más cálidas en el noreste de los EE. UU. e importancia cultural. El profesor Brian Chabot y sus estudiantes han estado examinando esta hipótesis con conjuntos de datos a largo plazo y modelos del rendimiento de los árboles. Contrariamente a la predicción, han determinado que los arces están aumentando en abundancia en la mayoría de los estados y las supuestas especies de reemplazo están disminuyendo. Otros factores, como los ciervos que consumen plántulas, también afectan significativamente la abundancia relativa de especies de árboles. También han proyectado el impacto del calentamiento climático en la producción de azúcar. El impacto es modesto y puede contrarrestarse mediante prácticas modificadas en la gestión de los bosques de arce azucarero. La gestión activa de los bosques por parte de los propietarios interesados ​​en mantener el arce en el paisaje por razones económicas será un factor clave para contrarrestar los efectos del cambio climático.


¿Sucesión primaria o secundaria?

La sucesión primaria se clasifica como la introducción a la vida en un entorno estéril. Esta lenta progresión de ecosistemas microscópicos básicos debe continuar antes de que comunidad clímax puede ser alcanzado. Esta progresión se considera sucesión primaria. Pero, la mayoría de los ecosistemas no alcanzan un clímax antes de sufrir algún tipo de desastre. Entre estos se encuentran los huracanes, las enfermedades, los incendios y otras cosas que acaban con la mayoría de las especies, pero no la base básica del ecosistema.

La sucesión secundaria se hace cargo cuando el ecosistema debe recuperarse de uno de estos desastres. Es diferente a la sucesión primaria porque, con la sucesión primaria, no hay una base sobre la que empezar. La sucesión secundaria es menos un lienzo en blanco y más como una pintura por color. Aunque el entorno puede tener en última instancia muchos colores (o especies) diferentes, hay una base precisa desde la que debe partir. Las condiciones presentes favorecen naturalmente a las especies presentes en el área, y son las primeras en aprovechar el suelo rico y abierto.


El cambio en las condiciones de un ecosistema conduce al cambio en los organismos - Biología

1511 dias desde
Examen de biología AP

Ecología

Comprensión duradera 2.A: El crecimiento, la reproducción y el mantenimiento de la organización de los sistemas vivos requieren energía y materia libres.

Conocimientos esenciales 2.A.1: Todos los sistemas vivos requieren un aporte constante de energía libre.

una. La vida requiere un sistema muy ordenado.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

1. El orden se mantiene mediante la entrada constante de energía libre en el sistema.

2. La pérdida del orden o el flujo de energía libre resulta en la muerte.

3. El aumento del desorden y la entropía se compensan con procesos biológicos que mantienen o aumentan el orden.

B. Los sistemas vivos no violan la segunda ley de la termodinámica, que establece que la entropía aumenta con el tiempo.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

1. El orden se mantiene acoplando los procesos celulares que aumentan la entropía (y por lo tanto tienen cambios negativos en la energía libre) con aquellos que disminuyen la entropía (y por lo tanto tienen cambios positivos en la energía libre).

2. La entrada de energía debe exceder la energía libre perdida en la entropía para mantener el orden y potenciar los procesos celulares.

3. Las reacciones exergónicas energéticamente favorables, como ATP → ADP, que tienen un cambio negativo en la energía libre pueden usarse para mantener o aumentar el orden en un sistema al combinarse con reacciones que tienen un cambio positivo de energía libre.

C. Los organismos utilizan la energía libre para mantener la organización, crecer y reproducirse.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

1. Los organismos utilizan diversas estrategias para regular la temperatura corporal y el metabolismo.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● Endotermia (el uso de energía térmica generada por el metabolismo para mantener la temperatura corporal homeostática)

● Ectotermia (el uso de energía térmica externa para ayudar a regular y mantener la temperatura corporal)

● Temperaturas florales elevadas en algunas especies de plantas.

2. La reproducción y crianza de las crías requieren energía gratuita más allá de la utilizada para el mantenimiento y el crecimiento. Los diferentes organismos utilizan diversas estrategias reproductivas en respuesta a la disponibilidad de energía.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● Reproducción estacional en animales y plantas.

● Estrategia de historia de vida (plantas bienales, diapausa reproductiva)

3. Existe una relación entre la tasa metabólica por unidad de masa corporal y el tamaño de los organismos multicelulares; en general, cuanto más pequeño es el organismo, mayor es la tasa metabólica.

4. El exceso de energía libre adquirida frente al gasto de energía libre requerida da como resultado el almacenamiento o el crecimiento de energía.

5. La energía libre adquirida insuficiente frente al gasto de energía libre requerida da como resultado la pérdida de masa y, en última instancia, la muerte de un organismo.

D. Los cambios en la disponibilidad de energía gratuita pueden resultar en cambios en el tamaño de la población.

mi. Los cambios en la disponibilidad de energía gratuita pueden provocar interrupciones en un ecosistema.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● El cambio en el nivel de productor puede afectar el número y tamaño de otros niveles tróficos.

● Los cambios en los niveles de recursos energéticos, como la luz solar, pueden afectar el número y tamaño de los niveles tróficos.

¿Cómo contribuyen las consideraciones energéticas a la estructura de poblaciones, comunidades y ecosistemas?

Proporcione ejemplos de cómo las consideraciones energéticas afectan las estrategias reproductivas y del ciclo de vida de los organismos.

Proporcione ejemplos de cómo las interrupciones de la energía gratuita disponible en los ecosistemas pueden afectar la estructura de esos ecosistemas.

● El alumno es capaz de explicar cómo los sistemas biológicos utilizan energía libre basándose en datos empíricos de que todos los organismos requieren un aporte de energía constante para mantener la organización, crecer y reproducirse.

● El estudiante es capaz de justificar una afirmación científica de que se requiere energía libre para que los sistemas vivos mantengan la organización, crezcan o se reproduzcan, pero que existen múltiples estrategias en diferentes sistemas vivos.

● El estudiante puede predecir cómo los cambios en la disponibilidad de energía libre afectan a los organismos, poblaciones y ecosistemas.

Comprensión duradera 2.D: El crecimiento y la homeostasis dinámica de un sistema biológico están influenciados por cambios en el entorno del sistema.

Conocimientos esenciales 2.D.1: Todos los sistemas biológicos, desde las células y los organismos hasta las poblaciones, comunidades y ecosistemas, se ven afectados por complejas interacciones bióticas y abióticas que implican el intercambio de materia y energía libre.

una. Las actividades celulares se ven afectadas por interacciones con factores bióticos y abióticos.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

B. Las actividades de los organismos se ven afectadas por interacciones con factores bióticos y abióticos.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● Simbiosis (mutualismo, comensalismo, parasitismo)

● Disponibilidad de agua y nutrientes, temperatura, salinidad, pH

C. La estabilidad de poblaciones, comunidades y ecosistemas se ve afectada por interacciones con factores bióticos y abióticos.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● Disponibilidad de agua y nutrientes

● Disponibilidad de materiales y sitios de anidación

● Cadenas alimentarias y redes alimentarias.

Proporcione ejemplos de cómo los factores bióticos y abióticos afectan el comportamiento de los organismos, las interacciones de la comunidad y la estructura del ecosistema. Utilice los siguientes ejemplos en sus respuestas:

Simbiosis (mutualismo, comensalismo, parasitismo)

Relaciones depredador-presa

Disponibilidad de agua y nutrientes, temperatura, salinidad, pH

Disponibilidad de materiales y sitios de anidación

Cadenas alimentarias y redes alimentarias

● El estudiante es capaz de refinar modelos científicos y preguntas sobre el efecto de interacciones complejas bióticas y abióticas en todos los sistemas biológicos, desde células y organismos hasta poblaciones, comunidades y ecosistemas.

● El estudiante puede diseñar un plan para recopilar datos que demuestren que todos los sistemas biológicos (células, organismos, poblaciones, comunidades y ecosistemas) se ven afectados por complejas interacciones bióticas y abióticas.

● El estudiante es capaz de analizar datos para identificar posibles patrones y relaciones entre un factor biótico o abiótico y un sistema biológico (células, organismos, poblaciones, comunidades o ecosistemas).

Conocimientos esenciales 2.D.3: Los sistemas biológicos se ven afectados por alteraciones en su homeostasis dinámica.

una. Las interrupciones en los ecosistemas impactan la homeostasis dinámica o el equilibrio del ecosistema.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● Especies invasoras y / o eruptivas

● Huracanes, inundaciones, terremotos, volcanes, incendios

Proporcione ejemplos de cómo las alteraciones de los ecosistemas pueden afectar la dinámica del ecosistema. Utilice los siguientes ejemplos en sus respuestas:

Especies invasoras y / o eruptivas

Huracanes, inundaciones, terremotos, volcanes, incendios

● El alumno es capaz de utilizar representaciones o modelos para analizar cuantitativa y cualitativamente los efectos de las alteraciones de la homeostasis dinámica en sistemas biológicos.

Comprensión duradera 2.E: Muchos procesos biológicos involucrados en el crecimiento, la reproducción y la homeostasis dinámica incluyen la regulación y coordinación temporal.

Conocimientos esenciales 2.E.3: El momento y la coordinación del comportamiento están regulados por varios mecanismos y son importantes en la selección natural.

una. Los individuos pueden actuar sobre la información y comunicarla a otros.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

1. Los comportamientos innatos son comportamientos que se heredan.

2. El aprendizaje ocurre a través de interacciones con el medio ambiente y otros organismos.

B. Las respuestas a la información y la comunicación de información son vitales para la selección natural.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

1. En el fototropismo en plantas, los cambios en la fuente de luz conducen a un crecimiento diferencial, lo que resulta en una exposición máxima de las hojas a la luz para la fotosíntesis.

2. En el fotoperiodismo de las plantas, los cambios en la duración de la noche regulan la floración y la preparación para el invierno.

3. Los comportamientos de los animales son provocados por señales ambientales y son vitales para la reproducción, la selección natural y la supervivencia.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

4. El comportamiento cooperativo dentro o entre poblaciones contribuye a la supervivencia de las poblaciones.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● Disponibilidad de recursos que conducen a la formación de cuerpos fructíferos en hongos y ciertos tipos de bacterias.

● Partición de recursos y nichos

● Relaciones mutualistas (bacterias líquenes en el tracto digestivo de micorrizas de animales)

Describe cómo se comunica la información entre organismos.

Compare comportamientos innatos y aprendidos. Proporcione ejemplos de cada uno.

Describe cómo las señales ambientales desencadenan comportamientos relacionados con la reproducción, la selección natural y la supervivencia. Utilice los siguientes comportamientos en su respuesta:

Describa cómo el comportamiento cooperativo dentro o entre poblaciones contribuye a la supervivencia de las poblaciones. Utilice los siguientes comportamientos en su respuesta:

○ Disponibilidad de recursos que conducen a la formación de cuerpos fructíferos en hongos y ciertos tipos de bacterias.

○ Partición de recursos y nichos

○ Relaciones mutualistas (bacterias líquenes en el tracto digestivo de micorrizas de animales)

● El estudiante es capaz de analizar datos para respaldar la afirmación de que las respuestas a la información y la comunicación de información afectan la selección natural.

● El estudiante es capaz de justificar afirmaciones científicas, utilizando evidencia, para describir cómo el tiempo y la coordinación de eventos conductuales en organismos están regulados por varios mecanismos.

● El estudiante es capaz de conectar conceptos en y entre dominios para predecir cómo los factores ambientales afectan las respuestas a la información y cambian el comportamiento.

Comprensión duradera 3.E: La transmisión de información da como resultado cambios dentro y entre sistemas biológicos.

Conocimientos esenciales 3.E.1: Los individuos pueden actuar sobre la información y comunicarla a otros.

una. Los organismos intercambian información entre sí en respuesta a cambios internos y señales externas, que pueden cambiar el comportamiento.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● Interacciones planta-planta debido a la herbivoría.

B. La comunicación se produce a través de varios mecanismos.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

1. Los sistemas vivos tienen una variedad de señales de comportamiento o señales que producen cambios en el comportamiento de otros organismos y pueden resultar en un éxito reproductivo diferencial.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● Marcado territorial en mamíferos

2. Los animales usan señales visuales, audibles, táctiles, eléctricas y químicas para indicar el dominio, encontrar alimento, establecer territorio y asegurar el éxito reproductivo.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● Marcado territorial en mamíferos

● Comportamiento de rebaño, rebaño y escuela en animales

● Comportamiento de colonia y enjambre de insectos

C. Las respuestas a la información y la comunicación de información son vitales para la selección natural y la evolución. [Ver también 1.A.2]

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

1. La selección natural favorece los comportamientos innatos y aprendidos que aumentan la supervivencia y la capacidad reproductiva.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● Interacciones entre padres e hijos

● Comportamientos de cortejo y apareamiento

● Búsqueda de alimento en abejas y otros animales.

● Comportamiento de evitación de vallas eléctricas, venenos o trampas.

2. El comportamiento cooperativo tiende a incrementar la aptitud del individuo y la supervivencia de la población.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● Comportamiento de rebaño, rebaño y escuela en los animales.

● Comportamiento de colonia y enjambre de insectos

Explique cómo el intercambio de información entre organismos se desencadena por señales internas / externas y cómo puede cambiar el comportamiento. Utilice los siguientes comportamientos en su respuesta:

Respuesta de lucha o escape

Interacciones planta-planta debido a la herbivoría

Comparar los diversos mecanismos de comunicación entre organismos.

Explique cómo los comportamientos de señalización pueden resultar en un éxito reproductivo diferencial. Utilice las siguientes señales y comportamientos en su respuesta:

Marcado territorial en mamíferos

Coloración en flores.

Comportamiento de la manada en animales

Comportamiento de rebaño / rebaño / escolarización en animales

Comportamiento de colonia y enjambre de insectos

Coloración en animales.

Explique cómo la selección natural puede resultar en la evolución de comportamientos innatos y aprendidos que aumentan la supervivencia y el éxito reproductivo. Utilice los siguientes comportamientos en su respuesta:

Interacciones entre padres e hijos

Comportamientos de cortejo / apareamiento

Búsqueda de alimento en abejas y otros animales.

Comportamiento de evitación de vallas eléctricas, venenos o trampas

Explique cómo la selección natural puede resultar en la evolución de comportamientos cooperativos que aumentan la aptitud del individuo o la supervivencia de la población a expensas de la aptitud del individuo. Proporcione ejemplos de comportamientos que hagan ambas cosas.

● El estudiante es capaz de analizar datos que indican cómo los organismos intercambian información en respuesta a cambios internos y señales externas, y cuáles pueden cambiar el comportamiento.

● El estudiante es capaz de crear una representación que describe cómo los organismos intercambian información en respuesta a cambios internos y señales externas, y que pueden resultar en cambios en el comportamiento.

● El estudiante es capaz de describir cómo los organismos intercambian información en respuesta a cambios internos o señales ambientales.

Comprensión duradera 4.A: Las interacciones dentro de los sistemas biológicos conducen a propiedades complejas.

Conocimientos esenciales 4.A.5: Las comunidades están compuestas por poblaciones de organismos que interactúan de formas complejas.

una. La estructura de una comunidad se mide y describe en términos de composición de especies y diversidad de especies.

B. Se utilizan modelos matemáticos o informáticos para ilustrar e investigar las interacciones de la población y los impactos ambientales en una comunidad.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● Modelo de hoja de cálculo de relaciones depredador / presa

● Representación gráfica de datos de campo.

● Modelos de cambio climático global

C. Se utilizan modelos matemáticos y representaciones gráficas para ilustrar los patrones e interacciones de crecimiento de la población.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● La reproducción sin restricciones da como resultado el crecimiento exponencial de una población.

● Una población puede producir una densidad de individuos que exceda la disponibilidad de recursos del sistema.

● A medida que se imponen límites al crecimiento debido a factores dependientes e independientes de la densidad, generalmente se genera un modelo de crecimiento logístico.

● Los datos demográficos con respecto a la distribución por edades y la fecundidad se pueden utilizar para estudiar las poblaciones humanas.

Explique cómo se puede utilizar la composición y diversidad de especies para describir la estructura de una comunidad.

Explique por qué se utilizan modelos matemáticos / informáticos para ilustrar e investigar los patrones de crecimiento de la población, las interacciones de la población y los impactos ambientales en una comunidad. Describa las fortalezas y limitaciones de estos enfoques analíticos.

Compara los modelos de crecimiento logístico y exponencial para una población.

Explique cómo se pueden utilizar los datos demográficos para analizar poblaciones.

Describir las principales características demográficas de la población humana a nivel local y mundial.

● El alumno es capaz de justificar la selección del tipo de datos necesarios para responder preguntas científicas sobre la interacción de las poblaciones dentro de las comunidades.

● El estudiante es capaz de aplicar rutinas matemáticas a cantidades que describen comunidades compuestas por poblaciones de organismos que interactúan de formas complejas.

● El estudiante puede predecir los efectos de un cambio en las poblaciones de la comunidad en la comunidad.

Conocimientos esenciales 4.A.6: Las interacciones entre los sistemas vivos y con su entorno dan como resultado el movimiento de materia y energía.

una. La energía fluye, pero la materia se recicla.

B. Los cambios en los climas regionales y globales y en la composición atmosférica influyen en los patrones de productividad primaria.

C. Los organismos dentro de las redes alimentarias y las cadenas alimentarias interactúan.

D. Las redes alimentarias y las cadenas alimentarias dependen de la productividad primaria.

mi. Los modelos permiten predecir el impacto del cambio en factores bióticos y abióticos.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● La competencia por los recursos y otros factores limita el crecimiento y puede describirse mediante el modelo logístico.

● La competencia por los recursos, la territorialidad, la salud, la depredación, la acumulación de desechos y otros factores contribuyen a la regulación de la población dependiente de la densidad.

F. Las actividades humanas impactan los ecosistemas a escala local, regional y global.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● A medida que las poblaciones humanas han aumentado en número, se ha magnificado su impacto en los hábitats de otras especies.

● A su vez, esto a menudo ha reducido el tamaño de la población de las especies afectadas y ha provocado la destrucción del hábitat y, en algunos casos, la extinción de especies.

gramo. Muchas adaptaciones de los organismos están relacionadas con la obtención y el uso de energía y materia en un entorno particular.

Describa cómo los ecosistemas proporcionan a los organismos sus requisitos energéticos y de materia.

Explica cómo los cambios en el clima pueden influir en la productividad primaria en un ecosistema.

Compare las cadenas alimentarias y las redes alimentarias.

Describe las principales interacciones entre organismos en una red alimentaria.

Explique cómo se puede utilizar el modelado de la estructura trófica de un ecosistema para hacer predicciones sobre los efectos de los cambios en los factores bióticos y abióticos en ese ecosistema. Describa las fortalezas y limitaciones de este enfoque.

Proporcione ejemplos para demostrar cómo las actividades humanas han impactado los ecosistemas a escala local, regional y global. Describa las causas y los efectos de estos impactos y analice las posibles vías de mitigación de estos impactos.

Proporcione ejemplos de especies que han sido llevadas a la extinción por actividades humanas.

● El estudiante es capaz de aplicar rutinas matemáticas a cantidades que describen interacciones entre sistemas vivos y su entorno, que resultan en el movimiento de materia y energía.

● El estudiante es capaz de usar representaciones visuales para analizar situaciones o resolver problemas de manera cualitativa para ilustrar cómo las interacciones entre los sistemas vivos y su entorno dan como resultado el movimiento de materia y energía.

● El estudiante puede predecir los efectos de un cambio en la disponibilidad de materia o energía en las comunidades.

Comprensión duradera 4.B: La competencia y la cooperación son aspectos importantes de los sistemas biológicos.

Conocimientos esenciales 4.B.3: Las interacciones entre y dentro de las poblaciones influyen en los patrones de distribución y abundancia de las especies.

una. Las interacciones entre poblaciones afectan la distribución y abundancia de poblaciones.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● La competencia, el parasitismo, la depredación, el mutualismo y el comensalismo pueden afectar la dinámica de la población.

● Las relaciones entre las poblaciones que interactúan pueden caracterizarse por efectos positivos y negativos, y pueden modelarse matemáticamente (depredador / presa, modelos epidemiológicos, especies invasoras).

● Existen muchas relaciones simbióticas complejas en un ecosistema, y ​​los sistemas de control de retroalimentación juegan un papel en el funcionamiento de estos ecosistemas.

B. Una población de organismos tiene propiedades diferentes a las de los individuos que la componen. La cooperación y la competencia entre individuos contribuye a estas diferentes propiedades.

C. Las catástrofes ambientales y de especies específicas, los eventos geológicos, la afluencia / agotamiento repentino de recursos abióticos o el aumento de las actividades humanas afectan la distribución y abundancia de las especies.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

Explique cómo las interacciones entre poblaciones afectan el patrón de distribución y abundancia de especies.

Explique cómo la competencia, el parasitismo, la depredación, el mutualismo y el comensalismo pueden afectar la distribución y abundancia de las poblaciones. Proporcione ejemplos de cada efecto.

Explique por qué es imposible modelar la totalidad de interacciones entre poblaciones en un ecosistema.

Proporcione ejemplos de las propiedades emergentes que posee una población que los individuos que componen la población no poseen. Explique cómo la cooperación y la competencia entre individuos contribuyen a estas propiedades emergentes.

Proporcione ejemplos de cómo las catástrofes ambientales y específicas de especies, los eventos geológicos y la afluencia / agotamiento repentino de recursos abióticos o el aumento de las actividades humanas pueden afectar la distribución y abundancia de las especies.

● El estudiante puede usar el análisis de datos para refinar las observaciones y las mediciones con respecto al efecto de las interacciones de la población en los patrones de distribución y abundancia de las especies.

Conocimientos esenciales 4.B.4: Distribución de los cambios de los ecosistemas locales y globales a lo largo del tiempo.

una. El impacto humano acelera el cambio a nivel local y global.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● La tala, la agricultura de tala y quema, la urbanización, el monocultivo, el desarrollo de infraestructura (presas, líneas de transmisión, carreteras) y el cambio climático global amenazan los ecosistemas y la vida en la Tierra.

● Una especie introducida puede explotar un nuevo nicho libre de depredadores o competidores, explotando así nuevos recursos.

● La introducción de nuevas enfermedades puede devastar las especies nativas.

Los ejemplos ilustrativos incluyen :

○ Viruela [ejemplo histórico para los nativos americanos]

B. Los eventos geológicos y meteorológicos impactan la distribución de los ecosistemas.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

1. Los estudios biogeográficos ilustran estos cambios.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● Impacto de meteoritos en dinosaurios.

Explique cómo el impacto humano puede acelerar el cambio a nivel local y global de la estructura del ecosistema. Proporcione ejemplos de cada uno.

Explica cómo las especies introducidas pueden alterar la estructura de un ecosistema. Proporcione ejemplos para respaldar su respuesta.

Explica cómo los eventos geológicos y meteorológicos pueden afectar la distribución de los ecosistemas. Proporcione ejemplos para respaldar su respuesta.

● El estudiante es capaz de explicar cómo cambia la distribución de los ecosistemas con el tiempo al identificar eventos a gran escala que han resultado en estos cambios en el pasado.

● El estudiante es capaz de predecir las consecuencias de las acciones humanas en los ecosistemas locales y globales.

Comprensión duradera 4.C: La diversidad que se produce naturalmente entre los componentes de los sistemas biológicos y entre ellos afecta las interacciones con el medio ambiente.

Conocimientos esenciales 4.C.3: El nivel de variación de una población afecta la dinámica de la población.

una. La capacidad de la población para responder a los cambios en el medio ambiente se ve afectada por la diversidad genética. Las especies y poblaciones con poca diversidad genética están en riesgo de extinción.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● Tizón de la papa que causa la hambruna de la papa

● La roya del maíz afecta los cultivos agrícolas.

● Demonios de Tasmania y cáncer infeccioso

B. La diversidad genética permite que los individuos de una población respondan de manera diferente a los mismos cambios en las condiciones ambientales.

Para demostrar que los estudiantes comprenden este concepto, asegúrese de poder explicar lo siguiente:

● No todos los animales en una estampida poblacional.

● No todos los individuos de una población en un brote de enfermedad se ven igualmente afectados, algunos pueden no mostrar síntomas, algunos pueden tener síntomas leves o algunos pueden ser naturalmente inmunes y resistentes a la enfermedad.

C. La variación alélica dentro de una población se puede modelar mediante la (s) ecuación (es) de Hardy-Weinberg.

Explique cómo la diversidad genética presente en una población se relaciona con la resiliencia de la población y su capacidad para responder a los cambios en el medio ambiente.

Explique por qué las poblaciones con diversidad genética limitada corren un mayor riesgo de extinción. Proporcione ejemplos para respaldar su respuesta.

● El estudiante puede usar evidencia para justificar una afirmación de que una variedad de respuestas fenotípicas a un solo factor ambiental pueden resultar de diferentes genotipos dentro de la población.

● El estudiante es capaz de usar teorías y modelos para hacer afirmaciones científicas y / o predicciones sobre los efectos de la variación dentro de las poblaciones sobre la supervivencia y la aptitud.

Conocimientos esenciales 4.C.4: La diversidad de especies dentro de un ecosistema puede influir en la estabilidad del ecosistema.

una. Los ecosistemas naturales y artificiales con menos componentes y con poca diversidad entre las partes suelen ser menos resistentes a los cambios en el medio ambiente.

B. Las especies clave, los productores y los factores abióticos y bióticos esenciales contribuyen a mantener la diversidad de un ecosistema. Los efectos de las especies clave en el ecosistema son desproporcionados en relación con su abundancia en el ecosistema, y ​​cuando se eliminan del ecosistema, el ecosistema a menudo colapsa.

Explicar la relación entre la diversidad presente en un ecosistema y su resiliencia cuando se somete a cambios en el entorno.

Describir cómo las especies clave, los productores y los factores abióticos y bióticos limitantes contribuyen a mantener la diversidad de un ecosistema.

Proporcione ejemplos de cómo la alteración de las poblaciones de especies clave puede desencadenar cambios desproporcionadamente a gran escala en la estructura de un ecosistema.

● El estudiante puede hacer afirmaciones y predicciones científicas sobre cómo la diversidad de especies dentro de un ecosistema influye en la estabilidad del ecosistema.


Impacto del calentamiento global en el clima y los organismos vivos

Algunos de los principales impactos del calentamiento global en el clima y los organismos vivos son los siguientes:

(A) Cambio climático (B) Cambio climático y comunidades vegetales (C) Efecto sobre el nivel del mar (D) Reducción de la biodiversidad (E) Efecto sobre la agricultura (F) Efecto sobre los ecosistemas árticos (G) Efecto general.

(A) Cambio climático:

Se cree que el aumento de los niveles de gases de efecto invernadero que causan el calentamiento global ya ha afectado el clima global y estos efectos aumentarán en el futuro. Según el IPCC (1996), el clima mundial se ha calentado de 0,3 a 0,6 ° C durante el último siglo. Los modelos informáticos complejos del clima global predicen que las temperaturas aumentarán aún más de 1 ° C a 3,5 ° C durante el próximo siglo como resultado del aumento de las concentraciones de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero.

El aumento de temperatura será mayor en las latitudes altas y en grandes continentes (Myneni et al, 1997). Sin embargo, algunos científicos también predicen un aumento de eventos climáticos extremos como inundaciones, sequías regionales y huracanes asociados con este calentamiento (Karl et al. 1997). Parece probable que muchas especies no puedan adaptarse rápidamente al calentamiento global y al cambio climático asociado.

Como resultado, las comunidades biológicas pueden sufrir profundamente. Más del 10% de las especies de plantas en muchas partes templadas de la pared no pueden sobrevivir a las nuevas condiciones climáticas, deben migrar hacia el norte o morir. Este cambio ya se ha observado con plantas alpinas que crecen más alto en las montañas y aves migratorias que pasan más tiempo en sus zonas de reproducción de verano.

Sin embargo, se espera que los efectos del cambio climático global sobre las precipitaciones y la temperatura sean menos drásticos en los trópicos que en las zonas templadas. Pero incluso pequeños cambios en la cantidad y el momento de las lluvias afectarán la composición de las especies y los ciclos de reproducción de las plantas. Se puede esperar que los cambios en la temperatura y el clima global influyan en los ciclos biogeoquímicos, que ya han sido perturbados por perturbaciones antropogénicas.

(B) Cambio climático y comunidades vegetales:

Los cambios climáticos como resultado del calentamiento global afectarán naturalmente a las comunidades bióticas de esta tierra. Algunas especies de plantas pueden utilizar el aumento de CO2 concentraciones altas y alta temperatura para aumentar sus tasas de crecimiento, pero las especies menos adaptables disminuirán en abundancia. Tales fluctuaciones impredecibles en las comunidades de plantas y las especies de insectos herbívoros asociadas podrían conducir a la extinción de muchas especies raras y grandes aumentos de población en algunas otras especies.

Como resultado, el cambio climático global puede reestructurar las comunidades biológicas y cambiar los rangos de distribución de muchas especies animales y vegetales. Algunas especies pueden estar en peligro de extinción en la naturaleza y, por lo tanto, deberán adoptarse nuevas estrategias de conservación, incluida la cría en cautividad.

(C) Efecto sobre el nivel del mar:

El aumento de las temperaturas hará que los glaciares se derritan y los casquetes polares se encojan. Como resultado de esto, el nivel del mar puede aumentar de 0,2 a 1,5 my inundar las zonas costeras bajas y sus comunidades bióticas. Existe evidencia de que este proceso ya ha comenzado. El nivel del mar ya ha aumentado de 10 a 25 cm durante los últimos 100 años, posiblemente debido al aumento de las temperaturas globales (IPCC, 1996). Si la tendencia continúa, muchas áreas bajas pueden quedar sumergidas en un futuro próximo.

Es posible que el aumento del nivel del mar cambie o destruya significativamente entre el 20% y el 80% de los humedales costeros. En áreas tropicales, los manglares se verán afectados negativamente ya que el agua de mar será demasiado profunda en las áreas de manglares existentes para permitir que las plántulas se desarrollen. El aumento del nivel del mar es perjudicial para las especies de arrecifes de coral, que crecen a una profundidad precisa con una temperatura y un movimiento de agua óptimos.

Es posible que los arrecifes de coral de crecimiento lento no puedan seguir el ritmo del aumento del nivel del mar y se sumerjan gradualmente y mueran, y solo las especies de arrecifes de coral de rápido crecimiento podrán sobrevivir. Esta amenaza para los arrecifes de coral puede verse agravada por el aumento de la temperatura del agua de mar. Las temperaturas del agua anormalmente altas en el Océano Pacífico durante 1982 y 1983 causaron la muerte de algas simbióticas que viven dentro del coral. Posteriormente, el coral & # 8220 blanqueado & # 8221 sufrió una muerte regresiva masiva de 70% -95% de cobertura de coral del área de la matriz a profundidades de 18 m (Brown y Ogden, 1993).

(D) Reducción de la biodiversidad:

Como se mencionó anteriormente, el aumento de las temperaturas, la inundación de algunas comunidades biológicas costeras y los cambios en el patrón de distribución de muchas especies durante un largo período de tiempo probablemente causen una reducción de la biodiversidad en los ecosistemas acuáticos y terrestres.

(E) Efecto en la agricultura:

El cambio climático global puede tener efectos importantes en la agricultura (Rosenweig y Parry, 1994). Sin embargo, los efectos de este cambio variarán para C3 (por ejemplo, trigo, arroz, frijoles) y C2 (por ejemplo, maíz, mijo, caña de azúcar). A medida que aumentan las temperaturas con el aumento de los niveles de CO2, es posible que algunas plantas de cultivo ya no se cultiven en determinadas regiones. Según Ricklefs y Miller (2000), bajo los modelos más comunes de cambio climático global, los aumentos de temperatura global tendrán efectos negativos tanto en C2 y C4 plantas a menos que los niveles más altos de CO2 en la atmósfera aumentan el crecimiento de las plantas.

(F) Efecto en los ecosistemas árticos:

El cambio climático global tendrá efectos profundos en los ecosistemas árticos. Estudios sobre la respuesta de la tundra ártica a niveles elevados de CO2 indicó que la Tundra es más sensible al cambio climático global que la mayoría de los otros ecosistemas de la tierra. Según Shaver et. al (1992), las temperaturas más cálidas pueden aumentar la producción primaria, aumentando así la entrada de carbono y la respiración del suelo, aumentando así la producción de carbono. El grado en que se puede aumentar la producción está limitado por la disponibilidad de nitrógeno.

(G) Efecto general:

El efecto general del calentamiento global sobre el clima mundial tiene muchas dimensiones, algunas de las cuales se discutieron anteriormente. El invernadero natural mantiene las temperaturas de la tierra dentro de los límites de las funciones fisiológicas. Pero los estudios sugieren que incluso un aumento moderado en la temperatura global promedio podría resultar en cambios significativos en las comunidades bióticas, incluida la reducción de la biodiversidad tanto en los ecosistemas terrestres como acuáticos.


Tropicalización de ecosistemas templados en América del Norte: la expansión del rango de distribución hacia el norte de organismos tropicales en respuesta al calentamiento de las temperaturas invernales.

Michael J. Osland, Servicio Geológico de EE. UU., Lafayette, LA, EE. UU.

Comisión de Conservación de Pesca y Vida Silvestre de Florida, Instituto de Investigación de Pesca y Vida Silvestre, San Petersburgo, FL, EE. UU.

Servicio Geológico de EE. UU., Gainesville, FL, EE. UU.

Universidad de Arizona, Tucson, AZ, EE. UU.

Servicio Geológico de EE. UU., Davie, FL, EE. UU.

Servicio Geológico de EE. UU., Gainesville, FL, EE. UU.

Servicio Geológico de EE. UU., Gainesville, FL, EE. UU.

Universidad de California, Berkeley, CA, EE. UU.

Universidad Estatal de Luisiana, Baton Rouge, LA, EE. UU.

Servicio Geológico de EE. UU., Raleigh, NC, EE. UU.

Herndon Solutions Group, LLC, contrato médico y ambiental de la NASA, código postal: NEM-022, Kennedy Space Center, FL, EE. UU.

Universidad de Columbia Británica, Vancouver, BC, Canadá

Universidad de California, Santa Cruz, CA, EE. UU.

Bonefish and Tarpon Trust, Marathon, FL, EE. UU.

Universidad Estatal de Luisiana, Baton Rouge, LA, EE. UU.

Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, La Jolla, CA, EE. UU.

Servicio Geológico de EE. UU., Lafayette, LA, EE. UU.

Michael J. Osland, Servicio Geológico de EE. UU., Lafayette, LA, EE. UU.

Comisión de Conservación de Pesca y Vida Silvestre de Florida, Instituto de Investigación de Pesca y Vida Silvestre, San Petersburgo, FL, EE. UU.

Servicio Geológico de EE. UU., Gainesville, FL, EE. UU.

Universidad de Arizona, Tucson, AZ, EE. UU.

Servicio Geológico de EE. UU., Davie, FL, EE. UU.

Servicio Geológico de EE. UU., Gainesville, FL, EE. UU.

Servicio Geológico de EE. UU., Gainesville, FL, EE. UU.

Universidad de California, Berkeley, CA, EE. UU.

Universidad Estatal de Luisiana, Baton Rouge, LA, EE. UU.

Servicio Geológico de EE. UU., Raleigh, NC, EE. UU.

Herndon Solutions Group, LLC, contrato médico y ambiental de la NASA, código postal: NEM-022, Kennedy Space Center, FL, EE. UU.

Universidad de Columbia Británica, Vancouver, BC, Canadá

Universidad de California, Santa Cruz, CA, EE. UU.

Bonefish and Tarpon Trust, Marathon, FL, EE. UU.

Universidad Estatal de Luisiana, Baton Rouge, LA, EE. UU.

Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, La Jolla, CA, EE. UU.

Empleados del gobierno de EE. UU. Han contribuido a este artículo y su trabajo es de dominio público en EE. UU.

Véase Commnetary sobre este artículo de Walters y McClenachan, 27, 3006–3008.

Abstracto

Tropicalización es un término utilizado para describir la transformación de ecosistemas templados por organismos tropicales que se mueven hacia los polos en respuesta al calentamiento de las temperaturas. En América del Norte, se espera que las disminuciones en la frecuencia e intensidad de los eventos extremos de frío invernal permitan la expansión del rango de distribución hacia los polos de muchos organismos tropicales sensibles al frío, a veces a expensas de los organismos templados. Aunque los ecologistas han señalado durante mucho tiempo el papel ecológico fundamental de las temperaturas extremas de frío invernal en las zonas de transición templadas tropicales, los efectos ecológicos de los fenómenos de frío extremo no se han estudiado suficientemente y la influencia del calentamiento de las temperaturas invernales se ha dejado con demasiada frecuencia fuera de las evaluaciones de vulnerabilidad al cambio climático. . Aquí, examinamos la influencia de los eventos de frío extremo en los límites del rango hacia el norte de un grupo diverso de organismos tropicales, que incluyen plantas terrestres, plantas de humedales costeros, peces costeros, tortugas marinas, reptiles terrestres, anfibios, manatíes e insectos. Para estos organismos, los eventos de frío extremo pueden provocar daños fisiológicos importantes o una mortalidad masiva a escala del paisaje. Por el contrario, la ausencia de eventos de frío extremo puede fomentar el crecimiento de la población, la expansión del área de distribución y los cambios de régimen ecológico. Discutimos los efectos de los inviernos cálidos sobre las especies y los ecosistemas en las zonas de transición tropical-templadas. En el siglo XXI, se espera que las disminuciones inducidas por el cambio climático en la frecuencia e intensidad de los eventos de frío extremo faciliten la expansión del rango de distribución hacia los polos de muchas especies tropicales. Nuestra revisión destaca las brechas de conocimiento críticas para avanzar en la comprensión de las implicaciones ecológicas de la tropicalización de los ecosistemas templados en América del Norte.


Régimen de perturbación de los organismos del suelo

Los cambios en las actividades de ingeniería de las plantas pueden tener un efecto dramático en el régimen de perturbación de los organismos del suelo, es decir, alterando el régimen de incendios, provocando invasiones biológicas o alterando las características estructurales del hábitat del suelo. Aquí limitamos la discusión a la alteración de características estructurales. La ingeniería vegetal del hábitat del suelo resulta principalmente de los atributos individuales y de la comunidad vegetal, como la arquitectura de las raíces y la cubierta vegetal (Tabla 1). Las alteraciones del régimen de perturbación de la biota del suelo a través de cambios en la ingeniería de las plantas deben limitarse a situaciones en las que las formas de vida de las plantas (árboles, arbustos, pastos) que difieren de la vegetación original se extinguen o cambian drásticamente en su dominio. Por ejemplo, cuando los arbustos invaden los pastizales semiáridos, modifican los procesos abióticos como la redistribución de los materiales del suelo por la erosión y la canalización del agua de los tallos ricos en nutrientes (Schlesinger y Pilmanis 1998). En consecuencia, la mayor parte de la biodiversidad del suelo (Virginia et al. 1992) y las funciones del ecosistema se localizan debajo de los arbustos, mientras que los espacios entre arbustos se vuelven cada vez más desprovistos de actividad biótica. La invasión de arbustos conduce a empinados gradientes locales en el régimen de perturbación del hábitat del suelo y cambia la distribución espacial de los recursos del suelo de un patrón relativamente homogéneo en los pastizales a una distribución irregular en los matorrales. A medida que aumenta el área de desiertos de arbustos y suelos estériles, el aumento del flujo de polvo y un albedo de superficie más alto pueden provocar una retroalimentación considerable del clima global (Schlesinger y Pilmanis 1998).

Claramente, los cambios en la estructura de la comunidad vegetal alteran simultáneamente tanto la ingeniería como la provisión de recursos alimenticios a la biota del suelo. Esto se debe a que las especies de plantas generalmente difieren en una variedad de atributos (por ejemplo, fenologías, tasas de crecimiento, eficiencias en el uso de nutrientes y agua) que alteran diferencialmente las propiedades fisicoquímicas del suelo, la acumulación de materia orgánica del suelo y la disponibilidad de nutrientes. Esto se demuestra mediante investigaciones de los efectos de las plantas sobre los flujos de gases traza. Epstein y col. (1998) estimaron los flujos de gases traza (NO, N2O y CH4) de suelos de comunidades esteparias de pastos cortos dominadas por C3 plantas, C4 plantas, o una mezcla de los dos tipos. C3 y C4 las plantas difieren en el tiempo de crecimiento, la eficiencia del uso de agua y N y las concentraciones de N en los tejidos. La producción de NO, N2O y CH4 podría afectar a todas estas variables, porque los procesos microbianos que contribuyen al intercambio de gases traza son impulsados ​​por interacciones complejas entre la humedad y la temperatura del suelo, la aireación del suelo y la disponibilidad de sustratos reactivos. Sin embargo, las diferencias en los efectos de C3 y C4 las plantas en los flujos de gas en un sitio arcilloso no fueron aparentes, mientras que se encontraron varias diferencias en el franco arcilloso arenoso. Epstein y col. (1998) concluyó que, bajo ciertas condiciones ambientales, particularmente cuando factores como la humedad y la temperatura no son limitantes, la composición del conjunto de plantas puede regular los procesos subterráneos que modifican el intercambio de gases traza. Esto muestra que los mecanismos involucrados dependen en gran medida de las condiciones abióticas locales y regionales.


El cambio en las condiciones de un ecosistema conduce al cambio en los organismos - Biología

Un ecosistema es una comunidad de organismos y su entorno abiótico (no vivo). Los ecosistemas pueden ser pequeños, como los charcos de marea que se encuentran cerca de las costas rocosas de muchos océanos, o grandes, como los que se encuentran en la selva tropical del Amazonas en Brasil (Figura 1 a continuación).

Figura 1. Un (a) ecosistema de charco de marea en la isla Matinicus, Maine, es un ecosistema pequeño, mientras que (b) la selva amazónica en Brasil es un ecosistema grande. (crédito a: modificación del trabajo de Jim Kuhn crédito b: modificación del trabajo de Ivan Mlinaric)

Hay tres amplias categorías de ecosistemas en función de su entorno general: agua dulce, marina y terrestre. Dentro de estas tres categorías se encuentran los tipos de ecosistemas individuales basados ​​en el hábitat ambiental y los organismos presentes.

Ecología de ecosistemas

Hay variables importantes que determinan qué organismos pueden existir dentro de un entorno en particular. La vida en un ecosistema a menudo implica la competencia por recursos limitados, lo que ocurre tanto dentro de una sola especie como entre diferentes especies. Los organismos compiten por cosas como alimentos, agua, luz solar, espacio y nutrientes minerales. Otros factores críticos que influyen en las comunidades biológicas están relacionados con el entorno físico, como el clima, la elevación y la geología.

Ecosistemas de agua dulce son los menos comunes y ocurren en solo el 1.8 por ciento de la superficie de la Tierra. Estos sistemas comprenden lagos, ríos, arroyos y manantiales; son bastante diversos y sustentan una variedad de animales, plantas, hongos, protistas y procariotas.

Ecosistemas marinos son los más comunes, comprenden el 75 por ciento de la superficie de la Tierra y consisten en tres tipos básicos: océano poco profundo, agua del océano profundo y fondo del océano profundo. Los ecosistemas oceánicos poco profundos incluyen ecosistemas de arrecifes de coral de gran biodiversidad. Pequeños organismos fotosintéticos suspendidos en las aguas del océano, conocidos colectivamente como fitoplancton, realizar el 40 por ciento de toda la fotosíntesis en la Tierra. Los ecosistemas del fondo del océano profundo contienen una amplia variedad de organismos marinos.Estos ecosistemas son tan profundos que la luz no puede alcanzarlos.

Ecosistemas terrestres, también conocidos por su diversidad, se agrupan en grandes categorías denominadas biomas. A bioma es una comunidad de organismos a gran escala, definida principalmente en la tierra por los tipos de plantas dominantes que existen en las regiones geográficas del planeta con condiciones climáticas similares. Los ejemplos de biomas incluyen selvas tropicales, sabanas, desiertos, praderas, bosques templados y tundras. Agrupar estos ecosistemas en solo unas pocas categorías de bioma oscurece la gran diversidad de los ecosistemas individuales dentro de ellos. Por ejemplo, los cactus saguaro (Carnegiea gigantean) y otras plantas en el desierto de Sonora, en los Estados Unidos, son relativamente diversas en comparación con el desolado desierto rocoso de Boa Vista, una isla frente a la costa de África occidental (Figura 2 a continuación).

Figura 2. Los ecosistemas desérticos, como todos los ecosistemas, pueden variar mucho. El desierto en (a) el Parque Nacional Saguaro, Arizona, tiene abundante vida vegetal, mientras que el desierto rocoso de (b) la isla de Boa Vista, Cabo Verde, África, carece de vida vegetal. (crédito a: modificación del trabajo de Jay Galvin crédito b: modificación del trabajo de Ingo Wölbern)

Ecosistemas y perturbaciones

Los ecosistemas son complejos con muchas partes que interactúan. Están expuestos de forma rutinaria a diversas perturbaciones: cambios en el medio ambiente que afectan su composición, como variaciones anuales de las precipitaciones y la temperatura. Muchas alteraciones son el resultado de procesos naturales. Por ejemplo, cuando un rayo causa un incendio forestal y destruye parte de un ecosistema forestal, el suelo finalmente se llena de pastos, seguido de arbustos y arbustos, y luego árboles maduros. Por lo tanto, el bosque recupera su estado anterior. Este proceso es tan universal que los ecologistas le han dado un nombre:sucesión. El impacto de las perturbaciones ambientales causadas por las actividades humanas es ahora tan significativo como los cambios provocados por los procesos naturales. Las prácticas agrícolas humanas, la contaminación del aire, la lluvia ácida, la deforestación global, la sobrepesca, los derrames de petróleo y los vertidos ilegales en tierra y en el océano tienen impactos en los ecosistemas.

El equilibrio es un estado dinámico de un ecosistema en el que, a pesar de los cambios en el número y la ocurrencia de especies, la biodiversidad permanece algo constante. En ecología, se utilizan dos parámetros para medir los cambios en los ecosistemas: resistencia y resiliencia. La capacidad de un ecosistema para permanecer en equilibrio a pesar de las perturbaciones se denomina resistencia. La velocidad a la que un ecosistema recupera el equilibrio después de ser perturbado se llama Resiliencia. La resistencia y resiliencia de los ecosistemas son especialmente importantes cuando se considera el impacto humano. La naturaleza de un ecosistema puede cambiar hasta tal punto que puede perder su capacidad de recuperación por completo. Este proceso puede conducir a la destrucción total o alteración irreversible del ecosistema.

Cadenas alimentarias y redes alimentarias

A cadena de comida es una secuencia lineal de organismos a través de la cual pasan los nutrientes y la energía cuando un organismo se come a otro. Los niveles en la cadena alimentaria son productores, consumidores primarios, consumidores de nivel superior y finalmente descomponedores. Estos niveles se utilizan para describir la estructura y la dinámica de los ecosistemas. Existe un único camino a través de una cadena alimentaria. Cada organismo en una cadena alimentaria ocupa un nivel trófico específico (nivel de energía), su posición en la cadena alimentaria o red alimentaria.

En muchos ecosistemas, la base o fundamento de la cadena alimentaria consiste en organismos fotosintéticos (plantas o fitoplancton), que se denominan productores. Los organismos que consumen a los productores son herbívoros llamados consumidores primarios. Consumidores secundarios Suelen ser carnívoros que se comen a los principales consumidores. Consumidores terciarios son carnívoros que comen a otros carnívoros. Los consumidores de niveles superiores se alimentan de los siguientes niveles tróficos inferiores, y así sucesivamente, hasta llegar a los organismos en la parte superior de la cadena alimentaria. En la cadena alimentaria del lago Ontario, que se muestra en la Figura 3 a continuación, el salmón Chinook es el consumidor principal en la parte superior de esta cadena alimentaria.

Figura 3. Estos son los niveles tróficos de una cadena alimentaria en el lago Ontario en la frontera entre Estados Unidos y Canadá. La energía y los nutrientes fluyen desde las algas verdes fotosintéticas en la base hasta la parte superior de la cadena alimentaria: el salmón Chinook. (crédito: modificación del trabajo de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica / NOAA)

Un factor importante que limita el número de pasos en una cadena alimentaria es la energía. La energía se pierde en cada nivel trófico y entre niveles tróficos como calor y en la transferencia a los descomponedores (Figura 4 a continuación). Por lo tanto, después de un número limitado de transferencias de energía trófica, la cantidad de energía que queda en la cadena alimentaria puede no ser lo suficientemente grande para sustentar poblaciones viables en niveles tróficos más altos.

Figura 4. Se muestra la energía relativa en niveles tróficos en un ecosistema de Silver Springs, Florida. Cada nivel trófico tiene menos energía disponible y, por lo general, pero no siempre, soporta una masa más pequeña de organismos en el siguiente nivel.

Existe un problema cuando se utilizan cadenas alimentarias para describir la mayoría de los ecosistemas. Incluso cuando todos los organismos se agrupan en niveles tróficos apropiados, algunos de estos organismos pueden alimentarse en más de un nivel trófico. Además, las especies se alimentan y son consumidas por más de una especie. En otras palabras, el modelo lineal de los ecosistemas, la cadena alimentaria, es una representación hipotética y demasiado simplista de la estructura del ecosistema. Un modelo holístico, que incluye todas las interacciones entre diferentes especies y sus complejas relaciones interconectadas entre sí y con el medio ambiente, es un modelo más preciso y descriptivo para los ecosistemas. A Red alimentaria es un concepto que explica las múltiples interacciones tróficas (alimentación) entre cada especie (Figura 5 a continuación).

Figura 5. Esta red trófica muestra las interacciones entre organismos a través de niveles tróficos. Las flechas apuntan desde un organismo que se consume hasta el organismo que lo consume. Todos los productores y consumidores eventualmente se convierten en alimento para los descomponedores (hongos, moho, lombrices y bacterias en el suelo). (crédito & # 8220fox & # 8221: modificación del trabajo por Kevin Bacher, crédito NPS & # 8220owl & # 8221: modificación del trabajo por John y Karen Hollingsworth, crédito USFWS & # 8220snake & # 8221: modificación del trabajo por Steve Jurvetson crédito & # 8220robin & # 8221: modificación del trabajo por crédito de Alan Vernon & # 8220frog & # 8221: modificación del trabajo por crédito de Alessandro Catenazzi & # 8220spider & # 8221: modificación del trabajo por & # 8220Sanba38 & # 8243 / crédito de Wikimedia Commons & # 8220centipede & # 8221: modificación de trabajo por & # 8220Bauerph & # 8221 / crédito de Wikimedia Commons & # 8220squirrel & # 8221: modificación del trabajo por Dawn Huczek crédito & # 8220mouse & # 8221: modificación del trabajo por NIGMS, crédito NIH & # 8220sparrow & # 8221: modificación del trabajo por David Friel crédito & # 8220beetle & # 8221: modificación del trabajo por Scott Bauer, crédito del Servicio de Investigación Agrícola del USDA & # 8220mushrooms & # 8221: modificación del trabajo por Chris Wee crédito & # 8220mold & # 8221: modificación del trabajo por Dr. Lucille Georg, CDC credit & # 8220earthworm & # 8221: modificación de trabajo de Rob Hille crédito & # 8220bacteria & # 8221: modificación del trabajo de Don Stalons, CDC)

A menudo se muestran dos tipos generales de redes alimentarias interactuando dentro de un solo ecosistema. Una red alimentaria en pastoreo tiene plantas u otros organismos fotosintéticos en su base, seguidos de herbívoros y varios carnívoros. Una red trófica detrítica consiste en una base de organismos que se alimentan de materia orgánica en descomposición (organismos muertos), incluyendo descomponedores (que descomponen los organismos muertos y en descomposición) y detritívoros (que consumen detritus orgánicos). Estos organismos suelen ser bacterias, hongos y animales invertebrados que reciclan material orgánico de vuelta a la parte biótica del ecosistema a medida que son consumidos por otros organismos.

Cómo los organismos adquieren energía en una red alimentaria

Todos los seres vivos requieren energía de una forma u otra. A nivel celular, la energía se usa en la mayoría de las vías metabólicas (generalmente en forma de ATP), especialmente las responsables de construir moléculas grandes a partir de compuestos más pequeños. Los organismos vivos no podrían ensamblar moléculas orgánicas complejas (proteínas, lípidos, ácidos nucleicos y carbohidratos) sin un aporte constante de energía.

Los diagramas de la red alimentaria ilustran cómo la energía fluye direccionalmente a través de los ecosistemas. También pueden indicar la eficiencia con la que los organismos adquieren energía, la utilizan y cuánto queda para que la utilicen otros organismos de la red alimentaria. Los seres vivos adquieren energía de dos maneras: los autótrofos aprovechan la luz o la energía química y los heterótrofos adquieren energía a través del consumo y la digestión de otros organismos vivos o previamente vivos.

Los organismos fotosintéticos y quimiosintéticos son autótrofos, que son organismos capaces de sintetizar su propio alimento (más específicamente, capaces de utilizar carbono inorgánico como fuente de carbono). Autótrofos fotosintéticos (fotoautótrofos) utilizan la luz solar como fuente de energía y los autótrofos quimiosintéticos (quimioautótrofos) utilizan moléculas inorgánicas como fuente de energía. Los autótrofos son fundamentales para los ecosistemas porque ocupan el nivel trófico que contiene a los productores. Sin estos organismos, la energía no estaría disponible para otros organismos vivos y la vida no sería posible.

Los fotoautótrofos, como las plantas, las algas y las bacterias fotosintéticas, son la fuente de energía para la mayoría de los ecosistemas del mundo. Los fotoautótrofos aprovechan la energía solar del Sol convirtiéndola en energía química. La velocidad a la que los productores fotosintéticos incorporan la energía del Sol se llama productividad primaria bruta. Sin embargo, no toda la energía incorporada por los productores está disponible para los demás organismos de la red alimentaria porque los productores también deben crecer y reproducirse, lo que consume energía. Productividad primaria neta es la energía que permanece en los productores después de tener en cuenta el metabolismo de estos organismos y la pérdida de calor. La productividad neta está entonces disponible para los consumidores primarios en el siguiente nivel trófico.

Los quimioautótrofos son principalmente bacterias y arqueas que se encuentran en ecosistemas raros donde la luz solar no está disponible, como los asociados con cuevas oscuras o respiraderos hidrotermales en el fondo del océano (Figura 6 a continuación). Muchos quimioautótrofos en respiraderos hidrotermales usan sulfuro de hidrógeno (H2S), que se libera de los conductos de ventilación, como fuente de energía química. Esto les permite sintetizar moléculas orgánicas complejas, como la glucosa, para su propia energía y, a su vez, suministra energía al resto del ecosistema.

Figura 6. Se ven camarones nadadores, algunas langostas en cuclillas y cientos de mejillones de respiradero en un respiradero hidrotermal en el fondo del océano. Como no penetra la luz del sol a esta profundidad, el ecosistema está respaldado por bacterias quimioautótrofas y material orgánico que se hunde desde la superficie del océano. Esta fotografía fue tomada en 2006 en el volcán sumergido NW Eifuku frente a la costa de Japón por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). La cumbre de este volcán de gran actividad se encuentra a 1535 m por debajo de la superficie.

Consecuencias de las redes tróficas: magnificación biológica

Una de las consecuencias más importantes de la dinámica de los ecosistemas en términos de impacto humano es la biomagnificación. Biomagnificación es la concentración creciente de sustancias tóxicas persistentes en organismos en cada nivel trófico sucesivo. Se trata de sustancias que son liposolubles y se almacenan en las reservas de grasa de cada organismo. Se ha demostrado que muchas sustancias se biomagnifican, incluidos los estudios clásicos con el pesticida diclorodifeniltricloroetano (DDT), que se describieron en el bestseller de la década de 1960. Primavera silenciosa por Rachel Carson. El DDT era un pesticida de uso común antes de que se conocieran sus peligros para los consumidores principales, como el águila calva. Los productores absorben el DDT y otras toxinas y los transmiten a niveles sucesivos de consumidores a tasas cada vez más elevadas. A medida que las águilas calvas se alimentan de peces contaminados, aumentan sus niveles de DDT. Se descubrió que el DDT hacía que las cáscaras de los huevos de las aves se volvieran frágiles, lo que contribuyó a que el águila calva se incluyera en la lista de especies en peligro de extinción según la ley de EE. UU. El uso de DDT fue prohibido en los Estados Unidos en la década de 1970.

Otra sustancia que se biomagnifica es el bifenilo policlorado (PCB), que se usó como líquido refrigerante en los Estados Unidos hasta que se prohibió su uso en 1979. El PCB se estudió mejor en ecosistemas acuáticos donde las especies de peces depredadores acumulaban concentraciones muy altas de la toxina que de otro modo sería existe en bajas concentraciones en el medio ambiente. Como se ilustra en un estudio realizado por la NOAA en la bahía Saginaw del lago Huron de los Grandes Lagos de América del Norte (Figura 7 a continuación), las concentraciones de PCB aumentaron desde los productores del ecosistema (fitoplancton) a través de los diferentes niveles tróficos de especies de peces. El consumidor principal, los leucomas, tiene más de cuatro veces la cantidad de PCB en comparación con el fitoplancton. Además, la investigación encontró que las aves que comen estos peces pueden tener niveles de PCB que son al menos diez veces más altos que los que se encuentran en los peces del lago.

Figura 7. Este gráfico muestra las concentraciones de PCB que se encuentran en los distintos niveles tróficos en el ecosistema de la bahía de Saginaw del lago Huron. Observe que los peces de los niveles tróficos más altos acumulan más PCB que los de los niveles tróficos más bajos. (crédito: Patricia Van Hoof, NOAA)

Se han planteado otras preocupaciones por la biomagnificación de metales pesados, como el mercurio y el cadmio, en ciertos tipos de mariscos. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos recomienda que las mujeres embarazadas y los niños pequeños no consuman pez espada, tiburón, caballa real o blanquillo debido a su alto contenido de mercurio. Se aconseja a estas personas que consuman pescado con bajo contenido de mercurio: salmón, camarón, abadejo y bagre. La biomagnificación es un buen ejemplo de cómo la dinámica de los ecosistemas puede afectar nuestra vida cotidiana, incluso influyendo en los alimentos que comemos.

Lectura complementaria sugerida

Canales, M. et al. 2018. 6 cosas que hacen posible los gustos en la Tierra [Infografía]. National Geographic. Marcha.

Atribución

Energy Flow through Ecosystems de OpenStax tiene licencia CC BY 3.0. Modificado del original por Matthew R. Fisher.


Efectos sobre los ecosistemas de los arrecifes de coral

Aproximadamente el 25% de todas las especies marinas están asociadas con los arrecifes de coral. Estos arrecifes son muy sensibles a los cambios en el pH y la temperatura de las aguas oceánicas. Por ejemplo, un aumento de la temperatura del agua de tan solo 1 ° C provoca el blanqueamiento del coral, la pérdida de color debido a la muerte de las zooxantelas que viven dentro de los tejidos del coral. Pero el blanqueamiento no afecta solo al color del coral. El coral moderadamente blanqueado tiene menores tasas de crecimiento y reproducción y el blanqueamiento severo los mata. Debido a esta alta sensibilidad, el estrés de los arrecifes es una señal de advertencia temprana de cambios en la acidificación y la temperatura del agua. Además del cambio climático, los arrecifes de coral también sufren de contaminación, sobrepesca, especies invasoras y sobre enriquecimiento de nutrientes.

Muchos organismos que viven en los arrecifes de coral se ven afectados negativamente cuando los arrecifes se dañan por el aumento de la temperatura y la acidificación del agua. El coral proporciona alimento, estructura, áreas de apareamiento / desove y cobertura para estas criaturas. Con la pérdida de arrecifes, algunas especies pueden migrar a áreas rocosas para vivir, pero otras especializadas para vivir en los arrecifes morirán. Los científicos creen que si las condiciones continúan deteriorándose, se reducirá la diversidad de especies de peces e invertebrados en estas áreas.


La imagen de arriba muestra el cambio (delta) en el pH del agua superficial de los océanos del mundo. La acidificación de los océanos es uno de los indicadores clave del cambio climático.

Ecosistemas y especies invasoras

Idea clave 1: Los seres vivos son similares y diferentes entre sí y de los seres inanimados.

INDICADOR DE RENDIMIENTO 1.1: Explique cómo la diversidad de poblaciones dentro de los ecosistemas se relaciona con la estabilidad de los ecosistemas.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 1.1a: Las poblaciones pueden clasificarse según la función a la que cumplen. Las redes tróficas identifican las relaciones entre productores, consumidores y descomponedores que llevan a cabo una nutrición autotrópica o heterotrópica.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 1.1b: Un ecosistema está formado por el entorno no viviente, así como por sus especies que interactúan. El mundo contiene una amplia diversidad de condiciones físicas, lo que crea una variedad de entornos.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 1.1c: En todos los entornos, los organismos compiten por recursos vitales. Las interacciones vinculadas y cambiantes de las poblaciones y el medio ambiente componen el ecosistema total.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 1.1d: La interdependencia de los organismos en un ecosistema establecido a menudo resulta en una estabilidad aproximada durante cientos y miles de años. Por ejemplo, a medida que aumenta una población, uno o más factores ambientales u otra especie la controlan.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 1.1e: Los ecosistemas, como muchos otros sistemas complejos, tienden a mostrar cambios cíclicos alrededor de un estado de equilibrio aproximado.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 1.1f: Cada población está vinculada, directa o indirectamente, con muchas otras en un ecosistema. Las interrupciones en el número y tipo de especies y los cambios ambientales pueden alterar la estabilidad del ecosistema.

Idea clave 5: Los organismos mantienen un equilibrio dinámico que sostiene la vida.

INDICADOR DE RENDIMIENTO 5.1: Explicar los procesos bioquímicos básicos en los organismos vivos y su importancia para mantener el equilibrio dinámico.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 5.1a: La energía para la vida proviene principalmente del sol. La fotosíntesis proporciona una conexión vital entre el Sol y las necesidades energéticas de los sistemas vivos.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 5.1b: Las células vegetales y algunos organismos unicelulares contienen cloroplastos, el sitio de la fotosíntesis. El proceso de fotosíntesis utiliza energía solar para combinar las moléculas inorgánicas de dióxido de carbono y agua en compuestos orgánicos ricos en energía (por ejemplo, glucosa) y liberar oxígeno al medio ambiente.

Idea clave 6: Las plantas y los animales dependen unos de otros y de su entorno físico.

INDICADOR DE RENDIMIENTO 6.1: Explique los factores que limitan el crecimiento de individuos y poblaciones.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 6.1a: La energía fluye a través de los ecosistemas en una dirección, generalmente desde el Sol, a través de organismos fotosintéticos que incluyen plantas verdes y algas, de herbívoros a carnívoros y descomponedores.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 6.1b: Los átomos y moléculas de la Tierra circulan entre los componentes vivos y no vivos de la biosfera. Por ejemplo, el dióxido de carbono y las moléculas de agua que se utilizan en la fotosíntesis para formar compuestos orgánicos ricos en energía se devuelven al medio ambiente cuando las células finalmente liberan la energía de estos compuestos. La entrada continua de energía de la luz solar mantiene el proceso en marcha. Este concepto se puede ilustrar con una pirámide de energía.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 6.1c: Los elementos químicos, como el carbono, el hidrógeno, el nitrógeno y el oxígeno, que componen las moléculas de los seres vivos pasan a través de las redes tróficas y se combinan y recombinan de diferentes formas. En cada eslabón de una red trófica, algo de energía se almacena en estructuras recién creadas, pero gran parte se disipa en el medio ambiente en forma de calor.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 6.1d: La cantidad de organismos que puede soportar cualquier hábitat (capacidad de carga) está limitada por la energía, el agua, el oxígeno y los minerales disponibles, y por la capacidad de los ecosistemas para reciclar los residuos de organismos muertos a través de las actividades de bacterias y hongos.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 6.1e: En cualquier entorno particular, el crecimiento y la supervivencia de los organismos dependen de las condiciones físicas, incluida la intensidad de la luz, el rango de temperatura, la disponibilidad de minerales, el tipo de suelo / roca y la acidez relativa (pH).

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 6.1f: Los organismos vivos tienen la capacidad de producir poblaciones de tamaño ilimitado, pero los entornos y los recursos son finitos. Esto tiene efectos profundos en las interacciones entre organismos.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 6.1g: Las relaciones entre organismos pueden ser negativas, neutrales o positivas. Algunos organismos pueden interactuar entre sí de varias formas. Pueden estar en una relación productor / consumidor, depredador / presa o parásito / huésped o un organismo puede causar enfermedad, carroñero o descomponer otro.

INDICADOR DE RENDIMIENTO 6.2: Explique la importancia de preservar la diversidad de especies y hábitats.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 6.2a: Como resultado de los procesos evolutivos, existe una diversidad de organismos y roles en los ecosistemas. Esta diversidad de especies aumenta la posibilidad de que al menos algunas sobrevivan frente a grandes cambios ambientales. La biodiversidad aumenta la estabilidad del ecosistema.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 6.2b: La biodiversidad también asegura la disponibilidad de una rica variedad de material genético que puede conducir a futuros descubrimientos agrícolas o médicos con un valor significativo para la humanidad. A medida que se pierde diversidad, es posible que se pierdan fuentes potenciales de estos materiales.

INDICADOR DE RENDIMIENTO 6.3: Explique cómo los entornos vivos y no vivos cambian con el tiempo y responden a las perturbaciones.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 6.3a: Las interrelaciones e interdependencias de los organismos afectan el desarrollo de ecosistemas estables.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 6.3b: A través de la sucesión ecológica, todos los ecosistemas progresan a través de una secuencia de cambios durante los cuales una comunidad ecológica modifica el medio ambiente, haciéndolo más adecuado para otra comunidad. Estos cambios graduales a largo plazo hacen que la comunidad alcance un punto de estabilidad que puede durar cientos o miles de años.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 6.3c: Un ecosistema estable se puede alterar, rápida o lentamente, a través de las actividades de los organismos (incluidos los humanos) o mediante cambios climáticos o desastres naturales. El ecosistema alterado generalmente puede recuperarse a través de cambios graduales hasta un punto de estabilidad a largo plazo.

Idea clave 7: Las decisiones y actividades humanas han tenido un impacto profundo en el entorno físico y vital.

INDICADOR DE RENDIMIENTO 7.1: Describir la gama de interrelaciones de los seres humanos con el entorno vivo y no vivo.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 7.1a: La Tierra tiene recursos finitos, el aumento del consumo humano de recursos pone presión sobre los procesos naturales que renuevan algunos recursos y agotan aquellos que no se pueden renovar.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 7.1b: Los ecosistemas naturales proporcionan una variedad de procesos básicos que afectan a los humanos. Estos procesos incluyen pero no se limitan a: mantenimiento de la calidad de la atmósfera, generación de suelos, control del ciclo del agua, remoción de desechos, flujo de energía y reciclaje de nutrientes. Los seres humanos están cambiando muchos de estos procesos básicos y los cambios pueden ser perjudiciales.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 7.1c: Los seres humanos forman parte de los ecosistemas de la Tierra. Las actividades humanas pueden, de forma deliberada o inadvertida, alterar el equilibrio de los ecosistemas. Los seres humanos modifican los ecosistemas como resultado del crecimiento de la población, el consumo y la tecnología. La destrucción humana de los hábitats a través de la recolección directa, la contaminación, los cambios atmosféricos y otros factores está amenazando la estabilidad global actual y, si no se aborda, los ecosistemas pueden verse afectados de manera irreversible.

INDICADOR DE RENDIMIENTO 7.2: Explicar el impacto del desarrollo tecnológico y el crecimiento de la población humana en el entorno vivo y no vivo.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 7.2a: Las actividades humanas que degradan los ecosistemas dan como resultado una pérdida de diversidad del medio ambiente vivo y no vivo. Por ejemplo, la influencia de los seres humanos sobre otros organismos se produce a través del uso de la tierra y la contaminación. El uso de la tierra reduce el espacio y los recursos disponibles para otras especies y la contaminación cambia la composición química del aire, el suelo y el agua.

COMPRENSIÓN PRINCIPAL 7.2b: Cuando los seres humanos alteran los ecosistemas añadiendo o eliminando organismos específicos, pueden producirse graves consecuencias. Por ejemplo, plantar grandes extensiones de un cultivo reduce la biodiversidad del área.

IDEA CLAVE 1: El propósito central de la investigación científica es desarrollar explicaciones de los fenómenos naturales en un proceso continuo y creativo.

INDICADOR DE RENDIMIENTO 1.1: Elaborar explicaciones científicas y personales básicas de los fenómenos naturales y desarrollar modelos visuales extendidos y formulaciones matemáticas para representar el pensamiento de uno.

INDICADOR DE RENDIMIENTO 1.2: Perfeccione ideas a través del razonamiento, la investigación en la biblioteca y la discusión con otros, incluidos los expertos.

INDICADOR DE RENDIMIENTO 1.3: Trabajar para conciliar las explicaciones contrapuestas aclarar los puntos de acuerdo y desacuerdo

INDICADOR DE RENDIMIENTO 1.4: Coordinar explicaciones en diferentes niveles de escala, puntos de enfoque y grados de complejidad y especificidad, y reconocer la necesidad de tales representaciones alternativas del mundo natural.

IDEA CLAVE 2: Más allá del uso del razonamiento y el consenso, la investigación científica implica la prueba de explicaciones propuestas que implican el uso de técnicas y procedimientos convencionales y, por lo general, requieren un ingenio considerable.

INDICADOR DE RENDIMIENTO 2.2: Refinar las ideas de investigación a través de investigaciones en la biblioteca, incluida la recuperación de información electrónica y revisiones de la literatura, y mediante la retroalimentación de pares obtenida de revisiones y discusiones.

INDICADOR DE RENDIMIENTO 2.3: Desarrollar y presentar propuestas que incluyan hipótesis formales para probar explicaciones, es decir, predecir lo que debería observarse en condiciones específicas si la explicación es verdadera.

IDEA CLAVE 3: Las observaciones realizadas al probar las explicaciones propuestas, cuando se analizan utilizando métodos convencionales e inventados, proporcionan nuevos conocimientos sobre los fenómenos naturales.

INDICADOR DE RENDIMIENTO 3.1: Utilizar varios métodos para representar y organizar observaciones (por ejemplo, diagramas, tablas, cuadros, gráficos, matrices de ecuaciones) e interpretar de manera perspicaz los datos organizados.

INDICADOR DE RENDIMIENTO 3.3: Evaluar la correspondencia entre el resultado predicho contenido en la hipótesis y el resultado real, y llegar a una conclusión sobre si la explicación en la que se basó la predicción está respaldada.

Sigue las reglas de seguridad en el laboratorio.

Selecciona y usa los instrumentos correctos: usa cilindros graduados para medir el volumen

Realiza observaciones de procesos biológicos.

Sigue las instrucciones para utilizar e interpretar correctamente los indicadores químicos.

Recopila, organiza y analiza datos, utilizando una computadora y / u otro equipo de laboratorio.

Organiza los datos mediante el uso de tablas y gráficos de datos.

Analiza resultados de observaciones / datos expresados

Formula una conclusión o generalización apropiada a partir de los resultados de un experimento.

Lectura: Ideas clave y detalles

Determinar las ideas centrales o conclusiones de un texto, seguir la explicación del texto o la descripción de un proceso, fenómeno o concepto complejo, proporcionar un resumen preciso del texto.

Lectura: Ideas clave y detalles

Siga con precisión un complejo procedimiento de varios pasos al realizar experimentos, tomar medidas o realizar tareas técnicas atendiendo a casos especiales o excepciones definidas en el texto.

Lectura: artesanía y estructura

Determinar el significado de símbolos, términos clave y otras palabras y frases específicas de dominio tal como se usan en un contexto científico o técnico específico relevante para los textos y temas de los grados 9 a 10.

Lectura: Integración de conocimientos e ideas

Traducir información cuantitativa o técnica expresada en palabras en un texto en forma visual (por ejemplo, una tabla o gráfico) y traducir la información expresada visual o matemáticamente (por ejemplo, en una ecuación) en palabras.

Lectura: Integración de conocimientos e ideas

Compare y contraste los hallazgos presentados en un texto con los de otras fuentes (incluidos sus propios experimentos), y observe cuándo los hallazgos apoyan o contradicen explicaciones o relatos anteriores.

Lectura: rango de lectura y nivel de complejidad del texto

Al finalizar el grado 10, leer y comprender textos científicos / técnicos en la banda de complejidad del texto de los grados 9 al 10 de manera independiente y competente.

Escritura: producción y distribución de escritura

Utilice la tecnología, incluida Internet, para producir, publicar y actualizar productos de escritura individuales o compartidos, aprovechando la capacidad de la tecnología para vincularse a otra información y mostrar información de manera flexible y dinámica.

Escritura: investigación para construir y presentar conocimiento

Llevar a cabo proyectos de investigación cortos y más sostenidos para responder una pregunta (incluida una pregunta autogenerada) o resolver un problema delimitar o ampliar la investigación cuando sea apropiado sintetizar múltiples fuentes sobre el tema, demostrando comprensión del tema bajo investigación.

Escritura: investigación para construir y presentar conocimiento

Obtenga evidencia de textos informativos para apoyar el análisis, la reflexión y la investigación.

Escritura: rango de escritura

Escriba de forma rutinaria durante períodos de tiempo prolongados (tiempo para la reflexión y revisión) y períodos de tiempo más cortos (una sola sesión o uno o dos días) para una variedad de tareas, propósitos y audiencias específicas de la disciplina.


Ver el vídeo: Moisés. Cambio Inesperado de Condiciones (Agosto 2022).