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7/23/2019 FDrenkhan - 2.1 - Factores Abióticos - Climatología
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C APÍTULO 2.1
Factores abióticos
El ambiente climático
Radiación solar, temperatura y precipitación
Adaptaciones en los organismos
Geog. Fabian Drenkhan – ECOLOGÍA
– Semestre 2013-1, PUCP
Perfil de 300 km en línea recta: Lima – Río Perené (frontera Junín – Ucayali)Contrastes paisajísticos fuertes en este transecto
1. Introducción – El ambiente climático
1
Bosque lluvioso tropical < 1000 msnm
Corte transversal de losAndes
en la latitud de Lima
Bosque lluvioso tropicalmontañoso < 3000 msnmNevados hasta 6768 msnm
Desierto costero 0-400 msnm
Puna > 3800 msnm
CordilleraOccidental
CordilleraOriental
2
Seco Húmedo
1. Introducción – El ambiente climático
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Seco
Bosque lluvioso tropical < 1000 msnm 3
Climogramas
Nevados hasta 6768 msnm
Desierto costero 0-400 msnm
CordilleraOccidental
CordilleraOriental
Húmedo
1. Introducción – El ambiente climático
4
¿Cúales son los aspectos que determinan que unaregión geográfica sea desierto, puna o bosque lluvioso?
El aspecto principal es el clima: impone la mayor parte derestricciones al organismo.
OJO: ¡No confundir el clima con el tiempo atmosférico!
El clima abarca varios elementos, entre ellos la temperatura, precipitación, humedad, nubosidad, presión de aire etc.
1. Introducción – El ambiente climático
Agua
Temperatura
Interacción
Luz
1. Definición Ecología
5
Ratón Orejón Andino(Phylotis andinum)
Factores abióticos (no vivos) Factores bióticos (vivos)
Rocas
Suelo
Agua
Temperatura
Luz
Depredadores
Plantasalimenticias
Otros ratones
Humanos
Enfermedades
Interacción
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1. Introducción – El ambiente climático
Ciclo físico de la Tierra
Temperatura
Precipitación
Radiación solar
Hidrósfera Litósfera
Biósfera
Pedosfera
Atmósfera
Latitudes altas(Zona polar) del Sur
¿Por qué existen estas zonas permanentemente?7
2. Fundamentos de la climatología
Latitudes medias ySubtrópicos del Norte
Latitudes medias y
Subtrópicos del Sur
Latitudes bajas(Trópicos)
Latitudes altas(Zona polar) del Norte
Zonas climáticas
8
2. Fundamentos de la climatología
Transcurso de la Tierra en un año
El curso completo delSol desde un punto dela superficie terrestre(movimiento aparentedel Sol) = 24h (1 día)
Rotación completa dela Tierra alrededor delSol = 1 año (365,25 d)
Fuente: AUDESIRK ET AL. 2008: 582
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2. Fundamentos de la climatología
Incidencia de la radiación solar
Inciden. solar perpendicular(ángulo = 90°)
Incidencia solar más oblicua(ángulo <90°)
¿Dónde persiste verano / dónde invierno?Fuente: SMITH & SMITH 2007: 49
Lima, 10 mm prec.12°1‘S (latitud) 77°6‘W (longitud)
10
2. Fundamentos de la climatología
La formación de estaciones
Fuente: http://deepimpact.umd.edu/disczone/braintwist-comet1a.html
11
2. Fundamentos de la climatología
La formación de estaciones
21.06. 21.12.23.09.
21.03.
Fuente: SMITH & SMITH 2007: 59
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otoñoverano primavera invierno
Insolación solar inferior Insolación solar inferior
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2. Fundamentos de la climatología
Estaciones (Latitudes medias – Hemisferio norte)
Insolación solar superior
Cambio fenológico
13
2. Fundamentos de la climatología
Estaciones (Latitudes medias)
primavera invierno
otoñoverano
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2. Fundamentos de la climatología
Eclíptica y estaciones
Fuente: http://astro.unl.edu/naap/motion1/animations/seasons_ecliptic.swf
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Ámbito del tiempo atmosférico:0 hasta 10-18 km de altura(Troposfera)
Composición actual (en vol.):78,10% Nitrógeno (N)20,94% Oxígeno (O2)
Pequeñas cantidades de:Dióxido de carbono (CO2), ozono (O3), vaporde agua (H2O), argón (Ar), helio (He), entreotros
CO2, H2O: Efecto invernadero naturalCompensación contraste: día-noche
O3 : Protección para los organismosde radiación ultravioleta(UV)
15
2. Fundamentos de la climatología
Atmósfera
Fuente: SMITH & SMITH 2007: 54
Capa de la TierraTiempo
atmosférico
EspacialSatélites,
astronaves etc.
Formación delOzono
Alta presión Alta presión Baja presión
Aire frío que
desciende Aire cálido que asciende
Energía del sol
0 30 S30 N
Aire frío desciendeVolumen disminuyeDensidad aumenta
16
2. Fundamentos de la climatología
Convección: motor de la circulación atmosférica
Fuente: http://infraredheat.ca/heat_transfer/convection.html
Aire frío desciendeVolumen disminuyeDensidad aumenta
Aire cálido asciendeVolumen aumenta
Densidad disminuye
Células convectivas
Circulación generalmeridional
se diferencia
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2. Fundamentos de la climatología
Células de vientos dominantes
Fuente: SMITH & SMITH 2007: 54-55
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2. Fundamentos de la climatología
Distribución de ecosistemas en funciónde temperatura y precipitaciones
Fuente: AUDESIRK ET AL. 2008: 588
La disponibilidad de agua y calor como
factor limitante del crecimiento de plantas
África
Continente como modelo excelentepara entender la distribuciónlatitudinal (simétrica) de losecosistemas en el mundo.
Del norte hacia sur:
• Subtropicales (B2a, ~ 30°N)• Desierto (B1a)• Sabana de arbustos (A2a)• Sabana seca (A2sa)• Sabana húmeda (A2sh)• Bosque lluvioso (A2h, 0°lat)• Sabana húmeda (A2sh)• Sabana seca (A2sa)• Sabana de arbustos (A2a)• Desierto (B1a)• Subtropicales (B2/B3, ~ 30°S)
19
2. Fundamentos de la climatología
Fuente: AUDESIRK ET AL. 2008: 587
Distribuciónsimétrica
m á s s e c o
m á s s e c o
Fuente: L AUER & FRANKENBERG 1985
África: Modelo de distribución de ecosistemas
Sabana húmedaBosque lluvioso tropical
Desierto Sabana de arbustos
Sabana seca
Precipitación anualPrecipitación
(anual , en mm)
Meseshúmedos
(anual)
1 > 1500 9-12
2 1000-1500 7-8
3 500-1000 4-7
4 250-500 2-4
5 < 250 0-2
1 2 3
5 4
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2. Fundamentos de la climatología
Fuente: SMITH & SMITH 2007: 54-55
África: Modelo de distribución de ecosistemas
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Unidad
W/m² (vatio por metro cuadrado)
Esta unidad indica la magnitud de la radiación solar quellega a la superficie de la Tierra: la irradiancia.
3. Radiación solar
Definición
El conjunto de radiaciones electro-
magnéticas emitidas por el Sol.
Abarca todas las ondas desde el infrarrojo,a la luz visible hasta el ultravioleta.
22
3. Radiación solar
Infrarrojo: Ondas largasde poca energía
Luz Visible UV: ondas cortasmucha energía
Espectro electromagnético
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3. Radiación solar
Radiación solar global diaria
Fuente: http://blogs.cgdev.org/globaldevelopment/2008/02/a-solar-future-for-the-world-b.php
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3. Radiación solar
Albedo
Fuente: SMITH & SMITH 2007: 48
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3. Radiación solar
Porcentaje de la reflexiónde una superficie
alto:superficie clara
bajo:superficie oscura
Albedo
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3. Radiación solar
Microclima – un clima local
Los Alpes en primaveraManchas de nieve
Absorción diferente de la luz solar, albedoalto de la nieve, por ende: cambios abruptosen los patrones de temperatura, vientos – altaadaptación de plantas a la cobertura de nieve
Fuente: BRÄUNING 2001
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San Isidro, Lima
Sombra y luz, concreto y arboles
Absorción selectiva de la luz solar, efecto “isla de calor ”, por ende: cambios abruptosen los patrones de vientos, precipitaciones…
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3. Radiación solar
Microclima: Efecto “Isla de calor”
28
3. Radiación solar
Fuente: SMITH & SMITH 2007: 48
29
3. Radiación solar
Efecto invernadero
Fuente: http://www.coahuila.gob.mx
Algunos gases en laatmósfera (CO2, CH4,
N2O, H2O) tienen lapropiedad de retener laenergía emitida por laTierra naturalmente.
Efecto:Mientras que existe unainmisión de radiaciónsolar (Sol)constantemente, laemisión de dichaenergía reflectada porla Tierra retrasa ensalir de la atmósfera yla troposfera secalienta.
¡NO CONFUNDIR dicho efecto con la disminución de la capa de ozono!
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3. Radiación solar
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En el transcurso de la industrialización (~ últimos 200 años):
Aumento de la concentración atmosférica del dióxido de carbono (CO2)
Concentración CO2 en losúltimos 40 años (en ppm) :
1971: 326
1990: 3562013: 397
Aumento de la temperatura
superficial terrestre promedia
Fuentes: ftp://ftp.cmdl.noaa.gov/ccg/co2/trends/co2_annmean_mlo.txt
http://solar-center.stanford.edu/sun-on-earth/600px-Temp-sunspot-co2.svg.png
Efecto invernadero y calentamiento global
http://co2now.org/
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Unidad
K (Kelvin)punto cero corresponde al punto ceroabsoluto del movimiento térmico(= -273,15°C)
°C (grado Celsius)escala que se refiere al punto de ebullición (100°C)y al punto de congelación (0°C)
4. Temperatura
Definición
Índice de la condición térmica de uncuerpo, del movimiento térmico deátomos o moléculas.
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4. Temperatura
Fuente: NEW ET AL. 2000
Distribución de la temperatura superficial promedia
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4. Temperatura
Fuente : http://www.bvsde.ops-oms.org/bvsci/e/fulltext/meteoro/lecc4/lecc4_2.html
Gradiente vertical de temperatura
34
4. Temperatura
Temperatura: Estrés fisiológico
Temperatura / Insolación muy alta (> 40°C)
Peligro de desnaturalización de proteínas
en las células de organismos
Temperatura muy baja (< 0°C)
Peligro de congelación de agua en las células
Unos insectos,murciélagos, colibrís
etc.
A través de laalimentación y la
temperatura externa
En el medio de las(des)ventajas de losdos otros grupos
Mamíferos, aves
A través de energíaquímica
(alimentación)
Capaz de habitar enáreas extremas
Necesidad dealimentación diaria
Reptiles, insectos,anfibios y peces
A través de latemperatura externa
No necesidad dealimentación diaria
Hábitat más limitado,menos
compensación declimas extremos
Endotermia Ectotermia Heterotermia
Animaleshomeotermos
Animales ectotermos Animalesheterotermos
Grupos
Ventajas
Regulacióntemperatura
corporal
Desventajas
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4. Temperatura
Temperatura: Termorregulación en animales
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Yareta ( Azorella compacta)3500-5200 msnm
Queñua (Polylepis spec.) hasta 5200 msnm
Puya (Puya raimondii)3500-5500 msnm
36
4. Temperatura
Flora: Adaptaciones al frío
Árbol caducifolio en invierno
Piedras vivas(Lithops spec.)
desiertos Hombre viejo de losAndes
(Oreocereus celsianus)(2900-3600 msnm)
Suculencia de hojas: Protección deltejido del organismo ante unainsolación fuerte y menos respiración
Tricomas: Protección deltejido del organismo anteuna insolación fuerte
37
4. Temperatura
Flora: Adaptaciones al calor y a la insolación
Serpiente en la rigidez del frío
Vicuña (Vicugna vicugna)3500-5500 msnm
ectoterma
homeoterma
Murciélagos en la hibernación
heterotermos
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4. Temperatura
Fauna: Adaptaciones al frío
Pogona cambiando color de pielectoterma
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4. Temperatura
Fauna: Adaptaciones al calor y a la insolación
Camaleón de Namib (Chamaeleo namaquensis) cambiando color de piel
Pez de arena (Scincus scincus) dura las horasde mayor calor en la prof undidad del suelo
Actividad nocturna de múltiples especies
Caracoles en una rigidez de calor
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Unidad
mm/a (milímetros por año)
Se refiere a la cantidad de agua que cayó por área:1 mm precipitación corresponde a 1 litro agua por m²
5. Precipitación
Definición
Caída de agua líquida (lluvia) o sólida (nieve, granizo) por la condensacióndel vapor sobre la superficie terrestre.
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5. Precipitación
Distribución de la precipitación anual promedia
Fuente: SMITH & SMITH 2007: 58
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Algarrobo (Prosopis spec.)Sabanas, Norte del Perú
Acacia ( Acacia tortilis)Sabanas, desiertos de África
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5. Precipitación
Flora: Adaptaciones a la escasez de agua
Verdolaga (Sesuvium
portulacastrum) Costa peruana
Welwitschia mirabilisNamibia
Suculencia de hojas y tallos (troncos)
Árbolbotella
43
5. Precipitación
Fauna: Adaptaciones a la escasez de agua
Camello (Camelus spec.)Desiertos de África, Peninsula arabica
Escarabajo atrapaniebla(Onymacris unguicularis)
Desierto de Namibia
Geco del Namib(Pachydactylus rangei)
Desierto de Namibia
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