ECOLOGIA [PDF]
Autor: Jaime Rodr铆guez Mart铆nez
Tercera Edici贸n
Ediciones Pir谩mide
PRESENTACI脫N
Un libro de texto es una herramienta que se va puliendo y mejorando gracias, entre otras cosas, al uso que de 茅l hacen colegas y estudiantes. La segunda edici贸n, lanzada unos diez a帽os despu茅s de la publicaci贸n inicial de la Ecolog铆a, constituy贸, en opini贸n de muchos de los usuarios, una obra pr谩cticamente nueva debido a su profunda reorganizaci贸n, actualizaci贸n y ampliaci贸n de contenidos.
Esta tercera edici贸n ve la luz gracias a la buena acogida de la anterior tanto en Espa帽a como en otros pa铆ses de habla hispana, y lo hace con solo dos cursos acad茅micos de experiencia y manejo por parte de profesores y estudiantes. No obstante, durante este tiempo hemos tenido la oportunidad de recibir comentarios, indicaciones y sugerencias que nos han permitido corregir algunos errores tipogr谩ficos o en el dise帽o de algunas figuras, as铆 como eliminar la ambig眉edad de algunas frases y expresiones.
En cualquier caso, esta labor ha sido especialmente llevada a cabo por mis colaboradores en la segunda edici贸n, los profesores Jos茅 Mar铆a Blanco Mart铆n y Valeriano Rodr铆guez Mart铆nez, involucrados directamente en el manejo del libro como profesores de las asignaturas Ecolog铆a-I y Ecolog铆a-II del grado en Biolog铆a de la Universidad de M谩laga.
Mi reconocimiento de su labor queda reflejado en la nueva cubierta para esta tercera edici贸n. Finalmente, debo reiterar mi agradecimiento a Inmaculada Jorge, directora de Ediciones Pir谩mide, pues su constante atenci贸n e inter茅s en este libro han llevado al lanzamiento de esta tercera edici贸n.
Jaime Rodr铆guez
CONTENIDO
1. Introducci贸n. Ecolog铆a: del organismo al ecosistema
1.1. Un ejercicio de aproximaci贸n intuitiva
1.2. Niveles de organizaci贸n, jerarqu铆as y objetos de estudio
1.2.1. Organismos, poblaciones y comunidades
1.2.2. El ecosistema como objeto de estudio
1.3. Organizaci贸n funcional de los ecosistemas
1.3.1. Componentes funcionales, l铆mites y escalas
1.3.2. Organizaci贸n vertical y acoplamiento de sistemas
1.3.3. Ecosistemas autotr贸ficos y heterotr贸ficos
Referencias
Cuestiones-gu铆a para el estudio
2. La biosfera. Diversidad y acoplamiento metab贸lico
2.1. La biosfera y el sistema Tierra
2.2. Diversidad metab贸lica de la biosfera
2.2.1. Requerimientos metab贸licos de los organismos
2.2.2. Tipos metab贸licos fundamentales en ambientes aer贸bicos
2.2.3 Tipos metab贸licos fundamentales en ambientes anaer贸bicos
2.2.4. Balances fundamentales: «fotos铆ntesis/respiraci贸n» y «fijaci贸n de N2/desnitrificaci贸n»
2.3. Ecosistemas m铆nimos
2.3.1. Tapetes microbianos
2.3.2. En los l铆mites de la biosfera: biofilms en la litosfera profunda
2.4. Las primeras etapas de la biosfera
2.5. La hip贸tesis «Gaia»
Referencias
Cuestiones-gu铆a para el estudio
3. El soporte f铆sico
3.1. Radiaci贸n solar
3.1.1. Balance energ茅tico del planeta Tierra
3.1.2. Extinci贸n y penetraci贸n de la luz
3.2. Temperatura y flujo de calor
3.2.1. Estructura t茅rmica de atm贸sfera y oc茅ano
3.2.2. Flujo de calor: estratificaci贸n y mezcla vertical en el medio acu谩tico
3.3. Densidad y estabilidad en atm贸sfera y oc茅anos
3.3.1. Caracterizaci贸n de masas de aire y de agua
3.3.2. Cambios adiab谩ticos
3.4. Din谩mica de atm贸sfera y oc茅anos
3.4.1. Patrones globales de circulaci贸n en atm贸sfera y oc茅ano
3.4.2. Patrones geostr贸ficos en la atm贸sfera y el oc茅ano
3.5. Din谩mica a peque帽a escala: el n煤mero de Reynolds
3.6. El ciclo hidrol贸gico como nexo global
3.6.1. Balance global
3.6.2. Composici贸n de las aguas naturales
Referencias
Cuestiones-gu铆a para el estudio
4. Ciclos biogeoqu铆micos en gradientes redox
4.1. Ox铆geno
4.1.1. Balance biol贸gico global
4.1.2. Oxigenaci贸n de sistemas acu谩ticos
4.1.3. Oxigenaci贸n y gradientes redox
4.2. Carbono
4.2.1. Compartimentos y flujos
4.2.2. Transformaciones biol贸gicas en gradientes redox
4.2.3. Sistema carb贸nico-carbonato en ecosistemas acu谩ticos
4.2.4. Patrones de distribuci贸n vertical en sistemas acu谩ticos
4.2.5. Balance actual en el ciclo global del carbono
4.2.6. Papel del oc茅ano en el ciclo global del carbono
4.3. Nitr贸geno
4.3.1. Compartimentos y flujos
4.3.2. Transformaciones biol贸gicas en gradientes redox
4.3.3. Patrones de distribuci贸n vertical en sistemas acu谩ticos
4.3.4. Procesos abi贸ticos y alteraciones antropog茅nicas
4.4. Azufre
4.4.1. Compartimentos y flujos
4.4.2. Transformaciones biol贸gicas en gradientes redox
4.4.3. Distribuci贸n vertical en sistemas acu谩ticos
4.4.4. Papel del azufre en el control del clima
4.4.5. Alteraciones antropog茅nicas y lluvia 谩cida
4.5. Micronutrientes: hierro y manganeso
4.5.1. Transformaciones biol贸gicas y qu铆micas
4.5.2. Papel del hierro en el control del clima
4.6. F贸sforo
4.6.1. Compartimentos, flujos y formas
4.6.2. Distribuci贸n en lagos y oc茅anos
4.6.3. Din谩mica del f贸sforo en la interfase agua/sedimento
4.7. Detritus y materia org谩nica
4.7.1. Compartimentos, formas y estequiometr铆a
4.7.2. Transformaciones del detritus en suelos y medio acu谩tico
4.7.3. Distribuci贸n vertical en ecosistemas acu谩ticos
Referencias
Cuestiones-gu铆a para el estudio
5. Flujo de energ铆a y producci贸n biol贸gica
5.1. Algunos conceptos b谩sicos: biomasa y producci贸n
5.2. Procesos impl铆citos en un balance de energ铆a
5.2.1. Balance energ茅tico en plantas y animales
5.2.2. Eficiencias
5.3. Flujos entre compartimentos
5.4. Producci贸n primaria
5.4.1. M茅todos de medida
5.4.2. Regulaci贸n de la producci贸n primaria
5.4.3. Implicaciones del control f铆sico sobre la distribuci贸n de los productores
primarios en ecosistemas acu谩ticos
5.4.4. Un modelo de producci贸n para el fitoplancton
5.5. Producci贸n secundaria
5.5.1. Modalidades de alimentaci贸n
5.5.2. Ingesti贸n y asimilaci贸n
5.5.3. Respiraci贸n
5.5.4. Crecimiento
5.5.5. M茅todos de medida
5.6. Producci贸n comparada en la biosfera
5.7. El balance producci贸n-respiraci贸n en la biosfera
5.7.1. El balance producci贸n-respiraci贸n en ecosistemas terrestres
5.7.2. El balance producci贸n-respiraci贸n en ecosistemas acu谩ticos
Referencias
Cuestiones-gu铆a para el estudio
6. Din谩mica de poblaciones aisladas
6.1. Crecimiento de poblaciones
6.1.1. Crecimiento geom茅trico y exponencial
6.1.2. Crecimiento densoindependiente en poblaciones con estructura de edades
6.1.3. Crecimiento limitado o densodependiente
6.1.4. Mortalidad externa
6.2. Patrones de distribuci贸n espacial de poblaciones
6.2.1. Distribuci贸n al azar y distribuci贸n de Poisson
6.2.2. 脥ndice de dispersi贸n y distribuci贸n c2
Referencias
Cuestiones-gu铆a para el estudio
7. Interacciones entre especies
7.1. Competencia interespec铆fica
7.1.1. Competencia, recursos y estrategias evolutivas
7.1.2. Modelo general de competencia entre especies: modelo de Lotka-Volterra
7.1.3. Un modelo basado en los recursos: el modelo de Tilman
7.1.4. Competencia y nicho ecol贸gico
7.1.5. Coexistencia, desplazamiento de caracteres y diferencia fenot铆pica
7.2. Depredadores, herb铆voros y pat贸genos
7.2.1. Depredaci贸n: modelos de Lotka-Volterra
7.2.2. Modelos herb铆voro-planta
7.2.3. Par谩sitos, pat贸genos y hospedadores
7.3. Mutualismo y comensalismo
7.3.1. Aplicaci贸n y limitaciones del modelo de Lotka-Volterra
7.3.2. El sistema planta-dispersante
Referencias
Cuestiones-gu铆a para el estudio
8. Colonizaci贸n y extinci贸n
8.1. Din谩mica de comunidades en h谩bitats insulares
8.1.1. 脕rea, distancia y riqueza espec铆fica
8.1.2. Modelo del «equilibrio din谩mico»
8.1.3. Formalizaci贸n de los efectos «谩rea» y «distancia»
8.1.4. Otros efectos: «rescate» y «diana»
8.1.5. Variaciones del modelo
8.1.6. Implicaciones sobre la reducci贸n y fragmentaci贸n de h谩bitats y dise帽o
de reservas
8.1.7. Inmigraci贸n, extinci贸n y especiaci贸n
8.2. Din谩mica de metapoblaciones
8.2.1. Conceptos b谩sicos
8.2.2. Modelos de metapoblaciones
8.2.3. Heterogeneidad entre subpoblaciones: el modelo «fuente-sumidero»
8.2.4. Interacci贸n entre metapoblaciones
8.2.5. Metapoblaciones y matriz territorial: la complejidad del problema
Referencias
Cuestiones-gu铆a para el estudio
9. Estructura y din谩mica de comunidades
9.1. Distribuciones de abundancia: modelos
9.1.1. La distribuci贸n lognormal (o distribuci贸n de Preston)
9.1.2. El modelo del «bast贸n roto» (o modelo de MacArthur)
9.1.3. La distribuci贸n geom茅trica (o distribuci贸n de Motomura)
9.2. La diversidad biol贸gica
9.2.1. Diversidad, biodiversidad, ecodiversidad
9.2.2. Medida e interpretaci贸n de la diversidad
9.2.3. La diversidad en el espacio
9.3. Regulaci贸n de la estructura de la comunidad
9.3.2. Redes tr贸ficas y flujo de energ铆a
9.3.3. Redes tr贸ficas y especies «clave»
9.3.4. Regulaci贸n por recursos versus consumidores
9.3.5. Perturbaciones y diversidad: de vuelta a Hutchinson
9.4. Estructura de tama帽os de las comunidades
9.4.1. Relaci贸n entre tama帽o individual y abundancia
9.4.2. Estructura de tama帽os y consumo de energ铆a
9.4.3. Relaciones entre riqueza espec铆fica y tama帽o individual
Referencias
Cuestiones-gu铆a para el estudio
10. Sucesi贸n ecol贸gica y estabilidad
10.1. Introducci贸n
10.2. La sucesi贸n en comunidades vegetales
10.2.1. Observaci贸n e interpretaciones iniciales
10.2.2. Perturbaciones, regresi贸n y sucesi贸n
10.2.3. Modelos explicativos de la sucesi贸n en comunidades vegetales
10.2.4. La sucesi贸n como probabilidades de transici贸n
10.3. La sucesi贸n en t茅rminos funcionales
10.3.1. Regularidades en el proceso de sucesi贸n
10.4. La sucesi贸n en el plancton
10.4.1. Interacci贸n entre el medio f铆sico y el plancton
10.5. Sucesi贸n, diversidad y estabilidad
10.5.1. La hip贸tesis «diversidad-estabilidad»
10.5.2. Estabilidad y «resiliencia»
10.6. Sucesi贸n y cambios en sistemas complejos
10.7. Sobre los significados de «estabilidad» en este libro
10.8. Coda
Referencias
Cuestiones-gu铆a para el estudio
11. Ecolog铆a y conservaci贸n en el Antropoceno
11.1. El marco conceptual
11.1.1. Biolog铆a de la conservaci贸n
11.1.2. Gesti贸n de ecosistemas
11.1.3. Ingenier铆a ecol贸gica y ecolog铆a de la restauraci贸n
11.1.4. Cr铆ticas y s铆ntesis de los enfoques
11.2. El marco anal铆tico y los indicadores ambientales
11.2.1. Indicadores ambientales
11.3. Los espacios protegidos como herramienta de conservaci贸n
11.3.1. Definici贸n y objetivos
11.3.2. Categor铆as y figuras de protecci贸n
11.3.3. Las 谩reas protegidas en el medio marino
11.3.4. Redes de 谩reas protegidas: principios operativos
11.4. La conservaci贸n en el marco del cambio global
11.4.1. Cambio global y cambio clim谩tico
11.4.2. Componentes y gesti贸n del cambio global
11.5. Desarrollo sostenible, impacto humano y huella ecol贸gica
11.5.1. Impacto humano y sostenibilidad ambiental
11.5.2. Huella ecol贸gica
11.6. 脡tica y el principio de precauci贸n
Referencias
Cuestiones-gu铆a para el estudio
ANEXOS
Anexo 1. Modelos en Ecolog铆a
A1.1. La Ecolog铆a, el m茅todo cient铆fico y la capacidad de predicci贸n
A1.2. Los modelos en Ecolog铆a
A1.3. Leyes, variables y par谩metros
A1.4. Naturaleza de los modelos
A1.4.1. Modelos din谩micos
A1.4.2. Modelos de procesos
A1.4.3. Modelos clasificatorios
A1.4.4. Modelos basados en el individuo
A1.4.5. Modelos racionales y emp铆ricos
A1.4.6. Modelos deterministas y estoc谩sticos
A1.4.7. Modelos de compartimentos
A1.4.8. Modelos matriciales
A1.5. Realismo, precisi贸n y generalidad
Anexo 2. Modelo general de difusi贸n-advecci贸n
A2.1. Difusi贸n entre dos puntos del espacio (1.陋 ley de Fick)
A2.2. Difusi贸n a lo largo del espacio (2.陋 ley de Fick)
A2.3. Advecci贸n en un espacio discretizado
A2.4. Modelo general y casos particulares
Anexo 3. Medida y unidades de la energ铆a electromagn茅tica
A3.1. Nivel energ茅tico
A3.2. Nivel cu谩ntico
A3.3. Nivel de percepci贸n luminosa
Anexo 4. Relaciones alom茅tricas e importancia del tama帽o individual
Anexo 5. Din谩mica de la poblaci贸n de Homo sapiens
A5.1. La explosi贸n demogr谩fica
A5.2. Crecimiento log铆stico de la poblaci贸n humana
A5.3. Sobrepoblaci贸n, capacidad de carga y limitaci贸n del crecimiento
A5.4. Papel de la tasa de fecundidad en la din谩mica de la poblaci贸n humana
A5.5. La transici贸n demogr谩fica
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Atentamente,
Admin de Hidro SM
