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Teoría Metabólica de la Ecología

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by

Marcela Valadez

on 2 December 2013

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Transcript of Teoría Metabólica de la Ecología

TEORÍA METABÓLICA DE LA ECOLOGÍA
Max Kleiber
Ley de Kleiber.
Ritmos metabólicos de distintos animales y sus masas.
Postula que la tasa metabólica de los organismos es el modelo biológico fundamental que rige los patrones observados en la ecología.
JAMES H. BROWN
Daniela Gómez González, Andrea Rodríguez Ávila, Marcela Valadez Noriega
METABOLISMO
Red compleja de reacciones bioquímicas catalizadas por enzimas, que regulan el proceso biológico de la energía y materia.
TASA METABÓLICA
Velocidad a la que un organismo utiliza, transforma y gasta la energía disponible.
TEORÍA METABÓLICA DE LA ECOLOGÍA
Predice cómo la tasa metabólica...
Establecimiento de las tasas de captación de recursos del medio ambiente
Asignación de recursos
Supervivencia
Crecimiento
Reproducción
Controla los procesos ecológicos en todos los niveles de organización de individuos a la biosfera.

La gran mayoría de los organismos utilizan la misma bioquímica básica, pero las tasas de captación de recursos, transformación, y asignación varían.
CICLO DE KREBS
AUTÓTROFOS
RESPIRACIÓN
HETERÓTROFOS
TAMAÑO CORPORAL (M)
Casi todas las características de un organismo varían de acuerdo a la talla.
Ecuaciones alométricas
TEMPERATURA (T)
Las reacciones bioquímicas (metabolismo), se incrementan exponencialmente con la temperatura. El factor de Boltzmann explica, cómo la temperatura afecta la velocidad de reacción mediante el cambio de la proporción de moléculas con energía cinética suficiente.
Esta relación se mantiene sólo sobre el rango de temperatura de actividad normal, que para la mayoría de los organismos se encuentra entre 0 a 40°grados C.
ORGANISMOS ACUÁTICOS
ESTEQUIOMETRÍA
REACTIVOS
PRODUCTOS
25 a 30 grados centígrados
AVES Y MAMÍFEROS
BACTERIAS EXTREMÓFILAS
36 a 42 grados centígrados
>100 grados centígrados
MANTENER CONCENTRACIÓN DE GRADIENTES
LIMITACIONES DADAS POR CONCENTRACIÓN DE ELEMENTOS
HISTORIA DE VIDA Y DESEMPEÑO INDIVIDUAL
AJUSTE
El efecto combinado entre tamaño, temperatura
en toda la tasa metabólica del organismo
OTRAS TASAS BIOLÓGICAS, DESDe la frecuencia cardIaca, hasta tasas de desarrollo e incluso evolución molecular
PRODUCCIÓN INDIVIDUAL DE BIOMASA
Los organismos dedican una fracción de su metabolismo al catabolismo y mantenimiento, el resto para el anabolismo y actividades asociadas con la producción de nueva biomasa para el crecimiento y la reproducción.
En la medida en que los organismos con tasas metabólicas similares se ajusten en tamaño corporal y temperatura, deben tener tasas similares de producción.
CRECIMIENTO ONTOGÉNICO
Cambio estructural durante desarrollo, sin que se pierda su organización. La tasa de metabolismo marca el ritmo de vida.
SUPERVIVENCIA Y MORTALIDAD
Ambas son consecuencias de factores extrínsecos: depredación , enfermedad , y competencia por los recursos, más que las propiedades intrínsecas del organismo.
MORTALIDAD CASI IGUAL
FECUNDIDAD
Se alimenta de BIOMASA
NO OCURRE DE FORMA SIMILAR ENTRE ORGANISMOS LIBRES Y EN CAUTIVERIO O EXPERIMENTACIÓN
ESTEQUIOMETRÍA INDIVIDUAL
La velocidad de reacción por orgánulo es independiente del tamaño del cuerpo (pero no de la T).
La tasa metabólica del organismo depende del número total de orgánulos.
DINÁMICA DE POBLACIONES Y COMUNIDADES
PROCESOS DE LOS ECOSISTEMAS
Está dada por los efectos de la talla, temperatura y estequiometria en la presentación de organismos individuales.
RANGOS DE CRECIMIENTO POBLACIONAL Y r
DENSIDAD DE POBLACIÓN
RELACIONES INTERESPECÍFICAS
DIVERSIDAD DE ESPECIES
Biológicamente regulado por todos los almacenamientos y flujos de los elementos y componentes de los ecosistemas, tales como fósforo, nitrógeno y carbono son simplemente la suma de los almacenes y flujos de los organismos constitutivos.
Tasa máxima de crecimiento exponencial
máx
La teoría metabólica hace predicciones explícitas sobre la contribución de la biota a los ciclos biogeoquímicos .
ESTA Ecuación proporciona la base para predecir cómo el tamaño, temperatura y la estequiometría determinan la magnitud de los almacenes y las tasas de flujo dentro y entre los compartimentos como productores primarios , herbívoros , depredadores, y detritívoros
STANDING STOCK OF BIOMASS (BIOMASA)
FLUJO DE ENERGÍA Y PRODUCCIÓN DE BIOMASA
ROTACIÓN DE BIOMASA Y FLUJO DE ENERGÍA
DINÁMICA TRÓFICA
CONCLUSIONES
Es un marco cuantitativo mecanicista que sintetiza y caracteriza a los efectos del tamaño corporal y la temperatura en el metabolismo de los organismos individuales , y caracteriza a los efectos del metabolismo en los almacenes y flujos de energía y la materia en las poblaciones , comunidades y ecosistemas.

Muestra cómo el metabolismo de los organismos individuales afecta a la estructura y dinámica de los sistemas ecológicos.

Los flujos , almacenes, y las transformaciones de la energía y los materiales están limitados estequiométricamente por la bioquímica y fisiología del metabolismo .

Se prevee una teoría metabólica que eventualmente servirá de base conceptual para la ecología, similar a la que proporciona la teoría genética de la evolución.

Lla teoría metabólica no es enfáticamente una teoría '' de todo. '' Tal como está formulada en la actualidad , su dominio se limita a efectos de alometría , cinética , y estequiometría en el procesamiento biológico de la energía y materiales .

LEY DE LA TERMODINÁMICA
Balance de energía y masas
Variación entre ecosistemas
Talla
Temperatura
Estequiometría

Variación entre organismos
FOTOSÍNTESIS
E = fotones
ENERGÍA MEDIBLE DISCIPADA EN ACTIVIDADES BIOLÓGICAS
PLASTICIDAD FENOTÍPICA
Ajuste a las variaciones de los recursos
Disminución de la
tasa metabólica
¿a MAYOR MASA, MAYOR METABOLISMO?
¿A mayor masa, mayor metabolismo?
Si, pero no es una propoción lineal
b = 3/4
Esta fórmula explica. . .
a) b) c)
Tasa metabólica basal.
Tasa metabólica de campo.
Tasa metabólica máxima.
EJERCICIO
OTTO
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