Libro ecologia y medio ambiente

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  1. 1. ECOLOGIA Y MEDIO AMBIENTE LILIANA HERNANDEZ SOLARE ALEJANDRA PARDO ZIGLER
  2. 2. INDICE BASES DE LA ECOLOGIA 1.1 DEFINICIN DE ECOLOGA 7 1.1.1 LA ECOLOGIA COMO CIENCIA INTEGRADORA E INTERDISCIPLINARIA 11 1.2 FACTORES AMBIENTALES 23 1.2.1 FACTORES ABIOTICOS 24 1.2.2 FACTORES BIOTICOS 35 1.3 POBLACION 44 1.3.1 CONCEPTO DE POBLACION 44 1.3.2 PROPIEDADES DE UNA POBLACION 46 1.3.3 CRECIMIENTO POBLACIONAL 61 1.4 COMUNIDAD 66 1.4.1 DEFINICIN DE COMUNIDAD 66 1.4.2 ESTRUCTURA DE LA COMUNIDAD 67
  3. 3. 1.4.3 FLUJO DE ENERGA (CADENAS TRFICAS) 79 1.5 ECOSISTEMA 93 1.5.1 DEFINICIN 93 1.5.2 FLUJO DE MATERIAL Y ENERGA (CICLOS BIOGEOQUIMICOS) 100 1.6 BIOSFERA 113 1.6.1 DEFINICIN DE BIOSFERA 113 1.6.2 LA TIERRA COMO UN TODO 116
  4. 4. INDICE IMPACTO AMBIENTAL 2.1 IMPACTO AMBIENTAL 121 2.1.1 DEFINICIN DE IMPACTO AMBIENTAL 121 2.1.2 CAUSAS DEL DETERIORO AMBIENTAL 124 2.2 CONSECUENCIAS DEL IMPACTO AMBIENTAL 144 2.2.1 GLOBALES 145 2.2.2 PROBLEMAS LOCALES 187
  5. 5. INDICE ECOLOGIA Y SOCIEDAD 3.1 RECURSOS NATURALES 241 3.1.1 RENOVABLES Y NO RENOVABLES 243 3.2 MANEJO DE RECURSOS NATURALES 245 3.2.1 FUENTES ALTERNATIVAS DE ENERGA 251 3.2.2 ECOTECNOLOGIA 259 3.2.3 AREAS PROTEGIDAS 263 3.2.4 MANEJO DE RESIDUOS 267 3.3 DESARROLLO SOSTENIBLE 271 3.3.1 HISTORIA DEL DESARROLLO SOSTENIDO 276 3.3.2 PRINCIPIOS OBJETIVOS Y MODERNOS 280 3.4 LEGISLACIN AMBIENTAL 284 3.4.1 LEGISLACIN AMBIENTAL EN EL MUNDO 286 3.4.2 LEGISLACIN AMBIENTAL EN MXICO 291
  6. 6. 1.1 DEFINICION DE ECOLOGIA La ecologa es una ciencia que surgi en la segunda mitad del siglo XIX. Sus bases radican en un gran nmero de observaciones que los distintos grupos humanos hacan de la vida que se suscitaba a su alrededor. Como una rama de la biologa, esta ciencia ha logrado obtener conocimientos que permiten al hombre explicar, desde las razones que tiene la naturaleza para dotar a los organismos de sus peculiares caractersticas, hasta entender la dinmica de cada hbitat del planeta. La ecologa estudia la forma en que interactan los organismos con su entorno inerte. En estas interacciones, los seres vivos necesitan un constante flujo de materia y energa para sobrevivir. Es decir, todos los organismos dependen unos de otros: uno se alimenta de otro y lo utiliza como fuente de energa y materia. La ecologa es el estudio del ambiente y abarca todos los factores que lo constituyen: fsicos, qumicos, edficos, climatolgicos y biolgicos, entre otros.
  7. 7. HISTORIA DE LA ECOLOGA Antes de gestarse como ciencia, diversos autores hicieron aportaciones muy relevantes. Aristteles, en el siglo IV a. C, analiz la relacin entre los organismos y su ambiente. G. L. BufFon, en 1776, comprendi que las poblaciones humanas, vegetales y animales se autor regulaban y estaban sujetas a las mismas reglas naturales. A su vez, en 1798, T. H. Malthus estudi las poblaciones y desarroll las bases para comprender su dinmica en el ambiente. En la primera mitad del siglo XIX, Humboldt, Bompland, Grisebach, de Candolle, entre otros, estudiaron la vegetacin y los factores que determinan su existencia, lo que dio origen a las bases de la ecologa vegetal. Charles Darwin, autor de la teora acerca de la evolucin de las especies, con sus meticulosos estudios hizo un autntico trabajo ecolgico en el que comprob la interdependencia de los seres vivos y el entorno en el que stos se desarrollan.
  8. 8. HAECKEL, EL PADRE DE LA ECOLOGA Dentro del contexto evolucionista del siglo XIX, el bilogo y zologo alemn Ernst Heinrich Haeckel es considerado el padre de la ecologa, por haber sido el primer cientfico que se propuso definir las relaciones entre los seres vivos y el lugar en el que viven. En su trabajo, Morfologa general del organismo, introdujo el trmino Okologie, compuesto por las palabras griegas oikos, "casa, vivienda, hogar", y logos, "estudio", por ello ecologa significa "el estudio del lugar donde se habita" en referencia a la relacin de los organismos con su ambiente fsico y biolgico. Haeckel propuso esta definicin pensando en el conjunto de conocimientos relacionados con la economa de la naturaleza, es decir, la forma en la que la naturaleza administra sus recursos, pero haciendo nfasis en su investigacin slo en las relaciones que tienen los animales tanto con su ambiente inorgnico como orgnico en un principio, Haeckel entenda por ecologa a la ciencia que estudia las relaciones de los seres vivos con su ambiente,
  9. 9. pero ms tarde ampli este concepto por el siguiente: estudio de las caractersticas ambientales y el manejo que las comunidades biolgicas hacen de la materia y energa que circula en ellas. Desde entonces, diversos investigadores como Krebs, Odum, Sutton y Tansley han propuesto que la ecologa es la disciplina biolgica que intenta describir la estructura y el funcionamiento de la naturaleza con la intencin de aplicar estos conocimientos para la solucin de los problemas que aquejan al ambiente. Entre stos, la conservacin de la biodiversidad, el uso racional y sostenible de los recursos naturales, la detencin del deterioro ambiental y la restauracin de los ecosistemas.
  10. 10. La ecologa presenta un amplio campo de estudio para conocer las interacciones de los seres vivos con su ambiente, para ello, no slo requiere la participacin, de las ciencias biolgicas, sino tambin la de otras disciplinas que permiten comprender dichas interacciones desde diferentes perspectivas. Desde los albores de la humanidad nuestros antepasados han observado y estudiado la interrelacin de los organismos y su ambiente; la comprensin de ste determin el xito de nuestro grupo de homnidos, pues los dot de capacidades predictivas que les permitieron anticiparse a los sucesos cclicos de dicho ambiente y sobrevivir a ellos. Sin embargo, la observacin de la naturaleza y la acumulacin de datos y conocimientos sobre el ambiente no es caracterstica nica del hombre, todos los seres del planeta mantienen en su acervo gentico particularidades que fungen como un tipo de memoria e inteligencia para responder de forma adecuada a los embates de su ambiente. Por ejemplo, saber cules son los lugares donde habr alimento, identificar las estaciones del ao y lo que deben hacer en cada una, qu rutas de migracin seguir, cmo procurarse guaridas, los hbitos de sus presas o depredadores, son conocimientos de los que depende por completo su vida. 1.1.1 LA ECOLOGIA COMO CIENCIA INTEGRADORA E INTERDISCIPLINARIA
  11. 11. Toda esta informacin, ahora sistematizada, constituye el gran cuerpo de conocimientos que en la actualidad denominamos ecologa y que, sin embargo, como ya se mencion, ha determinado nuestras vidas y las de todos los seres con los que compartimos el planeta. Ahora bien, los conocimientos sobre el entorno no pueden ser estudiados por una sola ciencia, sino por la interaccin de todas ellas. As, la interdisciplinariedad es necesaria para comprender al mundo, para resolver problemas de manera integrada, para no perder de vista las relaciones e implicaciones que tiene la actividad del hombre en el entorno y la importancia del papel que juega cada especie del planeta. Las ciencias interdisciplinarias surgen como una necesidad de nuestro tiempo. La interdisciplinariedad se refiere a la asociacin e integracin de la informacin procurada por varias disciplinas que, al ser complementada, permite tener esquemas de explicacin ms amplios y certeros sobre cualquier fenmeno natural.
  12. 12. LA ECOLOGA Y SU INTERRELACIN CON OTRAS CIENCIAS La ecologa se ha estructurado con aportaciones de otras disciplinas, por ello, resulta ms valiosa su relacin con otras ciencias. Matemticas Las matemticas son imprescindibles para el clculo, la estadstica, las proyecciones y extrapolaciones que requieren los eclogos cuando tratan con informacin especfica acerca del nmero y la distribucin de las especies, la evaluacin de la biomasa, el crecimiento demogrfico, la extensin de las comunidades y la biodiversidad, y para cuantificar las presiones del entorno en un bioma determinado. Estadstica Los trabajos de investigacin en ecologa se distinguen de la mayora de las otras ramas de la biologa por su gran utilizacin de herramientas matemticas como la estadstica, que permite calcular la natalidad, densidad, mortalidad de la poblacin, entre otras caractersticas.
  13. 13. Qumica La qumica aporta a la ecologa informacin muy valiosa, ya que todos los procesos metablicos y fisiolgicos de los sistemas vivos dependen de reacciones qumicas. Adems, esta ciencia colabora con la ecologa al estudiar la estructura molecular de la materia viva e inerte, pues slo la comprensin de las caractersticas y propiedades de cada tipo de molcula permite explicar la vida y los factores de los que depende. Fsica Todos los procesos biolgicos tienen que ver con la transferencia de energa y las fuerzas que rigen el movimiento, fenmenos que explica la fsica; adems, todo organismo est sujeto en su estructura, conducta y fisiologa a las leyes y fenmenos fsicos que la naturaleza ofrece en nuestro planeta. Geografa y geologa La geografa permite reconocer y explicar la distribucin especfica de los seres vivos sobre la Tierra y los factores que determinan y afectan dicha ubicacin. A su vez, la geologa es importante porque la presencia de los ecosistemas depende de la estructura geolgica del ambiente y los seres vivos tambin pueden modificar esta estructura.
  14. 14. Climatologa y meteorologa Estas ciencias ayudan a los eclogos a entender cmo las variaciones en las condiciones del clima en una regin dada influyen en su biodiversidad, pues aumentan o reducen las probabilidades de supervivencia de los individuos, las poblaciones y las comunidades. tica En el marco de las ciencias sociales, la tica impulsa los valores contenidos en el ambientalismo cientfico que promueve la ecologa. Sociologa La sociologa se relaciona con la ecologa al estudiar los fenmenos de la sociedad: explosin demogrfica, consumismo, contaminacin, etctera, y permite a la ecologa explicar el modo en que cada grupo humano se relaciona con su entorno natural, ayudndole a predecir el efecto que sus hbitos y costumbres tendrn en su entorno. Poltica La poltica se relaciona con la ecologa al establecer el marco jurdico que regula el aprovechamiento de los recursos naturales, as como la forma en que los pueblos interactan con su entorno. Economa La economa permite el anlisis de los hbitos de produccin y consumo en el deterioro ambiental y las estrategias a seguir para instalar un desarrollo sostenible que permita el crecimiento econmico y, a la vez, reduzca la degradacin de su ambiente.
  15. 15. ECOLOGA Y BIOLOGA La biologa es la principal base terica de la ecologa, ya que su objeto de estudio son los seres vivos. Resulta obvio que la ecologa encuentra en cualquiera de las ramas de la biologa informacin relevante para comprender algn problema. Por ejemplo, si se quiere saber ms acerca del efecto biolgico que tienen en las clulas y tejidos de otros organismos, los qumicos que libera al suelo un tipo particular de planta, la bioqumica, la citologa y la histologa ofrecen la informacin necesaria, considerando que la bioqumica estudia las molculas, la citologa las clulas y la histologa los tejidos que componen a los seres vivos. En cambio, si se quieren estudiar las modificaciones que presentan las plantas para sobrevivir en una zona rida, la anatoma y la fisiologa pueden dar respuesta, pues estudian la estructura y funcionamiento de los organismos, respectivamente.
  16. 16. Ciencias como la taxonoma, la botnica, la micologa y la zoologa permiten identificar el tipo de organismos que habitan un ecosistema, pues son disciplinas que estudian la clasificacin, las plantas, los hongos y animales, respectivamente. Por otra parte, la paleontologa, la biogeografa y la evolucin pueden establecer una reconstruccin del ambiente y el tipo de especies y modificaciones que stas han tenido en cualquier zona del planeta desde hace millones de aos, pues se encargan de estudiar los fsiles, la distribucin de los seres y el cambio de stos a lo largo del tiempo.
  17. 17. NIVELES DE COMPLEJIDAD: DEL INDIVIDUO A LA BIOSFERA Para la ciencia actual, la materia est organizada en diversos niveles de complejidad que van de las partculas subatmicas hasta el universo. Debido a esto, la ecologa subdivide su campo de estudio para atender mejor los diversos niveles de organizacin y de integracin de la materia que intenta comprender. As, la ecologa considera como su objeto de estudio en particular los siguientes niveles: individuo, poblacin, comunidad, ecosistema y biosfera. Individuo El individuo es un ser independiente, de cualquier especie, un organismo completo capaz de efectuar todas las funciones que caracterizan a los seres vivos. Un champin, una amiba, un fresno, un avestruz, un mosco, un pingino, entre otros.
  18. 18. Poblacin La poblacin es un conjunto de organismos de la misma especie que habita en una zona determinada. Una especie es un conjunto de organismos con caractersticas similares y capacidad para reproducirse, que puede incluir a una o ms poblaciones. Por ejemplo, una manada de cebras que viven en la sabana o un grupo de organismos como el de la figura. Comunidad se define como el conjunto de poblaciones de diferentes especies que comparten el rea donde viven, interactuando entre s. Los leones, cebras, es, hienas, pastos y rboles de una sabana constituyen una comunidad, al Igual que un arrecife marino, en donde conviven un gran nmero de organismos como peces, anmonas, corales, langostas, caracoles, etctera, como se observa en la figura.
  19. 19. Ecosistema El ecosistema es un espacio definido donde tienen lugar las interacciones entre una comunidad y su entorno. Cabe sealar que el ambiente representa un papel determinante en los tipos de organismos que pueden vivir en l, pero tambin es importante reconocer la funcin de los seres vivos en el establecimiento de las caractersticas de su propio ambiente. Como ejemplos de ecosistemas tenemos un bosque, una selva, un desierto, una sabana o un manglar. Biosfera Ahora bien, si consideramos todos los ecosistemas que existen en la Tierra y los sitios en los que el planeta permite que se desarrolle la vida, se forma el mayor sistema ecolgico, que se conoce como biosfera, esto es el ms alto nivel de organizacin biolgica, conformado por todas las reas de vida del mundo y sus interacciones.
  20. 20. RAMAS DE LA ECOLOGA Para facilitar el estudio de los fenmenos ecolgicos y desarrollar una metodologa adecuada para la comprensin del objeto de conocimiento de la ecologa, se le ha dividido en ramas, las ms importantes son las siguientes: Autoecologa (ecologa de los individuos) estudia las interacciones entre el ambiente y los individuos, que determinan sus adaptaciones morfolgicas, fisiolgicas y conductuales. Demoecologa (ecologa de las poblaciones) estudia las caractersticas, distribucin y abundancia de las poblaciones. Sinecologa (ecologa de las comunidades) estudia la estructura, composicin y funcionamiento de las comunidades en relacin con su ambiente. La ecologa es una ciencia nueva y cada vez incluye una gran cantidad de informacin a su acervo, a diario interacta con un mayor nmero de ciencias y disciplinas, y aborda una nueva serie de problemas y preguntas para investigar.
  21. 21. Por lo anterior, podemos afirmar que la ecologa admite nuevos campos de estudio y se subdivide en nuevas ramas de acuerdo con el tipo de ambiente en que se enfoca (ecologa terrestre, acutica, tropical, de cavernas, marina, de zonas ridas, arrecifal, etctera); del enfoque que tiene el estudio (ecologa humana, funcional, evolutiva, de la conducta, etctera); o del grupo taxonmico que estudia (ecologa animal, de insectos, de hongos, vegetal, etctera). La ecologa trata de entender las interacciones de los organismos y su ambiente, sus causas y consecuencias. Como todas las ciencias, en sus inicios era un conjunto de conocimientos empricos; es decir, interpretaba el funcionamiento de la naturaleza slo con base en la experiencia. Actualmente, esta ciencia se fundamenta en la aplicacin del mtodo cientfico. Cabe sealar que los mtodos de investigacin y los tiempos que se requieren para cada tipo de estudio, dependen y varan segn el nivel de organizacin que se aborde, as como del tipo de organismos que se utilicen para dicho estudio.
  22. 22. Todos los seres vivos desarrollan su vida en un medio determinado, integrado por una serie de factores capaces de actuar sobre los organismos que, a su vez, presentan alteraciones que ellos mismos pueden originar. Los factores se clasifican en biticos y abiticos, ambos estrechamente ligados en un continuo flujo de materia y energa en todo el planeta. Por lo tanto, ambiente es el conjunto de factores biticos y abiticos que afectan a un organismo. En resumen, podemos explicar que llamamos ambiente bitico (vivo) y ambiente abitico (fsico o inerte), a todo lo que rodea y determina la vida de un organismo. 1.2 FACTORES AMBIENTALES
  23. 23. Los factores o componentes abiticos son la parte no viva de un ecosistema, es decir, los factores inertes, elementos inanimados que establecen las condiciones para la existencia y desarrollo de los seres vivos. Aunque se les agrupa de varias formas, para los objetivos de este curso se adoptar la clasificacin propuesta en la figura. A continuacin se explican los ms importantes. 1.2.1 FACTORES ABIOTICOS
  24. 24. LUZ SOLAR La luz solar se encuentra ntimamente relacionada con la temperatura; la luz calienta la atmsfera mediante la radiacin y produce varios efectos climatolgicos, mantiene constante y bien distribuida la temperatura del planeta, lo cual permite que diversos tipos de organismos efecten el proceso de la fotosntesis, entre otras actividades metablicas. Durante la fotosntesis, la energa luminosa se transforma en energa qumica contenida en los enlaces de las molculas de azcar, ste es el modo ms importante por el que se fijan molculas inorgnicas simples como el agua y el C02 y se originan molculas orgnicas complejas como los carbohidratos. TEMPERATURA La temperatura es uno de los factores determinantes, sobre todo, para la vida animal, pues las variaciones bruscas y ms all de ciertos lmites pueden ocasionar la muerte.
  25. 25. AGUA El agua es fundamental para los organismos, por ser el componente principal del citoplasma y del lquido que baa las clulas; es otro factor importante del ambiente, sus caractersticas fisicoqumicas y su estabilidad permiten a muchas sustancias qumicas disolverse, volvindose de este modo accesibles para los seres vivos. El agua tiene la aptitud de almacenar gran cantidad de calor sin ocasionar cambio en la Temperatura. Esta propiedad impide que enormes masas de agua se calienten o enfren con rapidez, ayudando a los organismos a protegerse del choque que representan los cambios repentinos de temperatura, y a mantener moderado y estable el clima de la Tierra. Un factor que por lo general se asocia directamente con la temperatura es la humedad^ la cual es importante por su efecto en el ndice de prdida de agua en los animales y plantas. Este ndice es bajo cuando el aire es ms hmedo, como el que se encuentra en bosques y selvas, y ms alto cuando el aire es seco como en el desierto.
  26. 26. Es probable que la humedad sea el factor ms determinante en la vida de las plantas, debido a esto es comn que stas se clasifiquen en funcin de las modificaciones anatmicas y fisiolgicas que presentan para adecuarse a este factor. CLIMA El clima es un elemento condicionante de la vida en la Tierra, est constituido por la temperatura, la presin atmosfrica, los vientos y las precipitaciones, los cuales se ven modificados por factores como: latitud, altitud y relieve, la distribucin de tierras y aguas, e inclusive por las corrientes marinas que afectan a un lugar, entre otros. Su motor principal es la energa radiante del Sol. La palabra clima deriva del griego klima, trmino que se refiere a la inclinacin o pendiente con que llegan los rayos solares al planeta, lo cual determina en gran medida la temperatura y los fenmenos meteorolgicos de un lugar. A escala espacial los fenmenos climticos pueden estudiarse en un rango que va desde el microclima (una cueva, una isla, un valle, una montaa, una poblacin, etctera) hasta el macroclima (escala hemisfrica o global).
  27. 27. La ecologa estudia la importancia de los fenmenos climticos en la vida de todos los seres que habitan cada espacio en la Tierra. Aun debajo de una piedra o en los espacios intersticiales de la arena de una playa existen condiciones microclimticas que determinan la existencia de los seres que ah se encuentran. ATMSFERA La atmsfera es la envoltura gaseosa que rodea nuestro planeta, se compone de una mezcla de gases, vapor de agua y partculas, entre otros. La atmsfera est integrada por 78% de nitrgeno, 21% de oxgeno, 0.03% es CO,, y el resto son gases raros. El peso que ejerce la atmsfera sobre un rea especfica se denomina presin atmosfrica y sufre variaciones cotidianas y estacionales que dependen en gran medida de la temperatura, la altitud, la humedad y las masa de aire de un lugar. No obstante el carcter incoloro e inodoro de la atmsfera, las propiedades fisicoqumicas de los gases que la conforman intervienen en su comportamiento con respecto a la radiacin solar y al calor derivado de sta, de forma que constituye un verdadero escudo protector contra las longitudes de onda dainas o letales y conserva estable la temperatura del planeta. La vida no hubiera podido surgir y mantenerse sin la existencia de la atmsfera.
  28. 28. La presin atmosfrica es el peso que ejerce la atmsfera sobre un rea especfica, y sufre variaciones cotidianas y estacionales que dependen en gran medida de la temperatura, la altitud, la humedad y las masas de aire de un lugar. LATITUD Y ALTITUD La latitud y la altitud son factores que dependen de la ubicacin geogrfica de un organismo e influyen en su sobrevivencia de diversas maneras. A mayor latitud norte o sur menor ser la temperatura. En general, los aumentos progresivos de latitud ocasionan un efecto directo en la disminucin de la temperatura de la atmsfera, por cada grado de aumento de latitud la temperatura desciende 0.5C en promedio.
  29. 29. Por otro lado, con respecto a la altitud, la presencia de montaas tiene efectos complejos en el establecimiento de los seres, y en especial, de los ecosistemas (figura 1.5). Por cada 100 m de altura sobre el nivel del mar, la temperatura disminuye 0.5C, lo cual limita la existencia de vida. RELIEVE El relieve condiciona el efecto de la temperatura, humedad y clima de un lugar, lo cual permite o limita la existencia de los seres vivos. Los relieves montaosos, por ejemplo, generan varias condiciones y propician el desarrollo de una gran diversidad biolgica. SUELO El suelo, considerado tambin un sustrato, es cualquier lugar en el que se establece o desplaza un organismo; proporciona anclaje, soporte, nutrimentos y agua a los organismos carentes de movimiento {ssiles) o de movilidad reducida, como las plantas y los hongos, y en el caso de los cuerpos de agua, a las algas. El suelo es la superficie donde los animales se desplazan y el hogar de incontables microorganismos y biorreductores.
  30. 30. A pesar de que la composicin del suelo vara de manera considerable, todos poseen los mismos componentes bsicos: material mineral, aire, agua, as como materia orgnica. Esta se subdivide en humus, races y otros organismos Muchas veces el sustrato es sinnimo de suelo, rocas, agua y hielo. En ocasiones, este sustrato puede ser otro organismo, como en el caso de las plantas epifitas que viven sobre otras plantas (orqudeas, bromelias, etctera), o de colonias de algas o animales que viven sobre la piel, conchas, caparazones o esqueletos calcreos de diversos animales como los corales, moluscos, tortugas o ballenas. Las actividades de los organismos que habitan el suelo le ocasionan diversos cambios; por ejemplo, los lquenes erosionan la superficie de las rocas al secretar cido, el cual acta como disolvente. El suelo constituye el sustrato ms importante sobre los continentes; su origen se encuentra en la desintegracin de las rocas gracias al intemperismo y la erosin, mientras la materia orgnica se deriva de los restos y desechos de los seres vivos.
  31. 31. Despus de iniciada la descomposicin de las rocas, se agrega el material orgnico producto de organismos muertos y sus desechos, los cuales se acumulan para formar el humus, que es la materia que lo enriquece. El humus es la materia orgnica descompuesta que se encuentra en las capas oscuras superiores del suelo, lo cual aumenta su capacidad de retencin de agua y aire, necesarios para el desarrollo de las plantas. No todos los suelos contienen la misma cantidad de humus, entre ms oscuros, mayor es la cantidad y, por tanto, ms frtiles. NUTRIENTES Los nutrientes se localizan con frecuencia en forma de sales y en varias concentraciones. Se les ha dividido en micronutrientes o elementos fundamentales, los que forman alrededor de 4% del peso seco total del protoplasma de un organismo, y en micronutrientes o elementos vestigiales que constituyen menos de 1% del peso seco total de su protoplasma.
  32. 32. DIXIDO DE CARBONO Y OXGENO El dixido de carbono (C02) y el oxgeno (02) en el suelo estn involucrados en los procesos biolgicos ms importantes de los seres vivos: la fotosntesis y la respiracin celular aerobia. Todo el oxgeno del planeta se origina de la fotosntesis, y la mayor proporcin se efecta en los ocanos por parte del fitoplancton y, en especial, de las cianobacterias en el suelo slo puede hallarse la mitad del porcentaje de oxgeno presente en la atmsfera, pero esto vara segn el tipo de suelo, su porosidad y la cantidad de plantas, bacterias y humedad que contenga. El 02 y el C02 guardan una estrecha y recproca relacin no slo por su participacin en los procesos celulares, sino porque hasta la sangre del ser humano necesita concentraciones constantes de ambos gases para evitar una descompensacin.
  33. 33. Los factores abiticos estn clasificados de acuerdo con la figura. Algunas categoras marcadas en esta figura son: plantas que efectan la fotosntesis, animales que comen otros organismos, bacterias y hongos que causan la descomposicin.
  34. 34. En la naturaleza no existen organismos aislados, todos interactan con otros seres de los que se alimentan o a los que les sirven de alimento, la principal fuente de interaccin entre organismos es la alimentacin. As como la existencia de los organismos est determinada por los factores abiticos, tambin stos tienen una gran influencia y variacin debido a la actividad biolgica. La funcin alimentaria condiciona la diversidad, distribucin y abundancia de los seres vivos en cada ambiente del planeta. La base de toda relacin alimenticia (trfica) son los organismos auttrofos {autos: uno mismo; trof: alimentacin, "los que se autoalimentan"), pues de ellos depende la vida de todos los dems organismos que son hetertrofos (heteros: distinto; trof: alimentacin, "que se alimentan de otros"). Los factores biticos de un ambiente se subdividen en organismos productores, consumidores y desintegradores. 1.2.2 FACTORES BIOTICOS
  35. 35. PRODUCTORES Estos organismos tambin son conocidos como auttrofos, pues tienen la capacidad de fijar la energa luminosa utilizando agua y C02 para la construccin de molculas de estructura cada vez ms compleja como los carbohidratos, lpidos y protenas, que sirven tanto para formar su propia estructura, como para producir su correspondiente alimento. Esencialmente se trata de las plantas, algas o cianobacterias que contienen pigmentos como la clorofila, ficoeritrina, xantfilas o la ficofena capaces de capturar la luz solar y utilizarla para impulsar el proceso de la fotosntesis. Existen tambin bacterias muy especializadas que utilizando un proceso totalmente distinto, pero paralelo al de los seres fotosintticos, efectan la llamada quimiosntesis. En general, en todos los tipos de ambientes los auttrofos son organismos esenciales para la vida en el planeta pues representan el primer eslabn del transporte de materia y energa entre los seres de un ecosistema.
  36. 36. CONSUMIDORES Y DESINTEGRADORES Los hetertrofos, por su parte, se dividen en consumidores y desintegradores. Se trata de todo organismo (bacterias, protozoarios, animales, hongos e inclusive algunas plantas) que al no poder fabricar su propio alimento se nutren de materiales producto de otros seres o incluso directamente de otros seres. En este grupo es frecuente distinguir a los consumidores primarios, que por alimentarse de plantas y hierbas son llamados herbvoros. Los consumidores secundarios y terciarios como se alimentan de otros consumidores se les llama carnvoros. Los consumidores de forma general son considerados seres holozoicos pues ingieren su alimento para despus procesarlo en su interior. Algunos organismos consumidores tambin pueden vivir como parsitos (sobre o dentro del hospedero) a expensas de otros organismos de los que extraen su alimento por lo regular sin matarlos, pues de hacerlo acabaran con la fuente directa de su alimento.
  37. 37. Por su parte, los desintegradores o descomponedores, generalmente pequeos vertebrados, hongos y bacterias, se encargan de descomponer en sustancias ms simples y reintegrar al suelo los restos y los cadveres de los seres que mueren en el ecosistema. Por esta razn se les denomina saprofitos o saprozoicos lo que hace alusin a la alimentacin a partir de materia orgnica en descomposicin. Debido a la accin de los descomponedores se recicla la materia del ambiente, y se considera que sin ellos el planeta se encontrara saturado de cadveres, cuya materia tardara mucho en descomponerse por los fenmenos meteorolgicos y el Sol. Adems, no habra materia en el suelo de la que seres, como las plantas, tomaran elementos para subsistir y sin stas, que son los organismos productores, simplemente no habra ecosistemas. Si bien los consumidores son los intermediarios del reciclaje de las sustancias orgnicas en el planeta, se ha desestimado su papel considerando que no son tan importantes para el ambiente como los productores o los desintegradores; sin embargo, debe quedar claro que la falta de cualquiera de estos tres eslabones de las cadenas trficas, provocara un desequilibrio irreparable en la naturaleza
  38. 38. INTEGRACIN Y EVOLUCIN DE LOS FACTORES DEL AMBIENTE Los seres vivos en cualquier ambiente tienen una gran interaccin con su entorno fsico, pero tambin entre s, de modo que se originan relaciones de toda ndole en la que las especies pueden establecer una franca dependencia mutua o una simple tolerancia. A lo largo de miles de millones de aos, los seres se han adaptado para sobrevivir en los variados ambientes que ofrece el planeta. Cada medio plantea nuevos retos, limitantes y problemas que solucionar; la bsqueda de alimento, de refugio y la reproduccin, suelen ser algunos de los motivos principales que han promovido la serie de cambios sufridos por los seres vivos; en la actualidad estos cambios son considerados la manifestacin del fenmeno conocido como evolucin.
  39. 39. En la propuesta original de Charles Darwin en su libro El origen de las especies (1859), se establece que gracias a la evolucin, todos los organismos son diferentes por estar expuestos a un fenmeno de variacin gradual y continua motivado por la lucha por la sobrevivencia. La Teora darwinista, ya actualizada, es conocida como Teora sinttica de la evolucin o Teora Neodarwinista, y explica que, en la naturaleza, siempre existe una enorme gama de pequeas diferencias entre los organismos de una misma especie {variacin); estas caractersticas surgen de manera natural en las especies por mecanismos de cambio gentico como lo es la mutacin, entre otros procesos. El ambiente impone condiciones y el organismo sobrevive a ellas slo si cuenta con las variantes adecuadas. Las exigencias del ambiente son pues las que definen cules individuos sobreviven y cules no, a este proceso se le conoce como seleccin natural, e implica entonces el perfeccionamiento de las caractersticas de los seres vivos, permitindoles mejorar su adaptacin, ya sea por medio de mecanismos fisiolgicos, conductas especializadas, o bien, como una estructuracin anatmica peculiar.
  40. 40. Decimos que un organismo est adaptado si sobrevive a la accin del ambiente y se reproduce de manera efectiva en l. La comprensin de que todos los seres somos producto del papel modelador del ambiente a lo largo de millones de aos, queda plasmado en las palabras del bilogo evolucionista Theodosius Dobzhansky, que en 1973 defini a la evolucin orgnica como la serie de transformaciones irreversibles, parciales o completas de la composicin gentica de las poblaciones, basada en las interacciones con el ambiente. ADAPTACIN Y FACTORES AMBIENTALES El estudio de las adaptaciones de los seres vivos permite comprender su grado de interaccin con el ambiente, su xito o su extincin. Una adaptacin puede ser entendida como la caracterstica del individuo que le confiere cierto valor de adecuacin al ambiente, pero tambin como el resultado de una larga secuencia de transformaciones seleccionadas por el ambiente para sobrevivir. Existen diversos tipos de adaptaciones:
  41. 41. Morfolgicas Cambios de forma o de color en los individuos y que incluye modificaciones anatmicas o estructurales lo cual facilita el desplazamiento, obtener de alimento, ocultarse, sobrevivir a las condiciones climticas adversas, entre otras. Fisiolgicas Modificaciones en su funcionamiento interno y metabolismo, lo cual involucra la alteracin de procesos como digestin, intercambio gaseoso, produccin y transporte de sustancias, excrecin, transmisin de seales, comunicacin celular, etctera. Conductuales Cambios en el comportamiento que permiten, mediante la adopcin de ciertas pautas conductuales, al organismo sobrellevar la problemtica particular del lugar donde vive, sobrevivir y reproducirse, por ejemplo, cazar a sus presas, evadir depredadores, refugiarse de las inclemencias del clima, buscar pareja, cuidar a su descendencia, migrar, hibernar, etctera. Como hemos revisado, la adaptacin de los seres vivos es la clave de su sobrevivencia y de la permanencia que stos tengan en el ambiente. La presencia o ausencia de un organismo o de un grupo de organismos depende de un conjunto de condiciones conocidas como factores ambientales.
  42. 42. Al espacio fsico que ocupa una especie, el cual se puede describir en trminos fsicos o qumicos y que est constituido por la conjuncin de condiciones y recursos que requieren los seres vivos para subsistir, se denomina hbitat. Por otra parte, al papel que desempea un organismo dentro de su comunidad se llama nicho ecolgico, y se relaciona con la forma en que un organismo se adapta a su hbitat y los recursos que aprovecha de ste. Las adaptaciones que los organismos adoptan pueden ser producto de la influencia del medio abitico donde se encuentran o por la del medio bitico con el que coexisten, en ambos casos, siempre ser posible encontrar evidencia de que roda adaptacin de un organismo, e inclusive toda caracterstica de un ecosistema, responde a las mltiples interacciones que se desarrollan entre los factores biticos y abiticos presentes en el ambiente.
  43. 43. 1.3.1 CONCEPTO DE POBLACION En la naturaleza los organismos no viven aislados, buscan asociarse de manera organizada con otros de su misma especie para adquirir seguridad, encontrar alimento, migrar o reproducirse. La poblacin representa la categora de asociacin bsica para el estudio del eclogo y, tal vez, es el nivel de organizacin ms importante de la ecologa. La poblacin se define como el conjunto de individuos de una misma especie que habitan en un rea determinada. Sin embargo, para muchos eclogos, entre ellos Lacouture (1983), el concepto de la poblacin, de manera mucho ms completa, es el conjunto de individuos de la misma especie con interacciones genticas y ecolgicas, que vive bajo las mismas condiciones fsicas y que est sujeto y evoluciona por sus propios efectos, influencia y caractersticas. De acuerdo con la definicin anterior, este concepto no puede ser comprendido sin asociarlo con el de especie, que es la "agrupacin taxonmica de organismos con una estructura y funcionamiento semejantes, que son interfrtiles y comparten un antecesor comn". Un trmino clave en esta definicin es la interfertilidad, la cual indica que todos los individuos de una especie pueden reproducirse entre s y tener descendencia frtil, garantizando que la especie se perpete con el tiempo.
  44. 44. La capacidad de producir descendencia fecunda es fundamental, ya que, en algunos casos, dos tipos de organismos emparentados pueden cruzarse y producir descendencia, pero sta suele ser estril como cuando se cruzan una yegua y un asno, que procrean las llamadas muas, y que son estriles. Al reproducirse sexualmente los individuos de una poblacin mezclan y enriquecen la informacin gentica de su especie. Cada poblacin cuenta con su propio banco de genoma o poza gnica, constituido por el material gentico colectivo de todos los individuos que la conforman. Esta poza gnica incluye toda la variabilidad gentica acumulada en la especie, y representa la posibilidad potencial que tiene sta de evolucionar. Sin variacin gentica ninguna poblacin o especie podra evolucionar, y en ambientes tan cambiantes como los de nuestro planeta esos organismos pronto se extinguiran. Como se revis con anterioridad, la seleccin natural acta sobre los individuos determinando cules sobrevivirn, as es que, los individuos simplemente nacen y mueren y no pueden evolucionar durante su vida; sin embargo, la poblacin perdura ms tiempo. Son las poblaciones, entonces, las que sufren el cambio evolutivo en el transcurso de muchas generaciones y, por ello, se consideran actualmente las unidades de estudio de la evolucin y de la ecologa.
  45. 45. Las poblaciones son entidades biolgicas concretas que representan el nivel de organizacin ms significativo para la ecologa y cuya dinmica se rige por leyes propias. Todo elemento del ambiente influye en las poblaciones de un modo distinto y en diferentes etapas de su ciclo vital, lo cual delimita su extensin, organizacin y funcionamiento. Por ejemplo: Elimina a aquellas poblaciones de territorios donde las caractersticas fisicoqumicas o climticas no satisfacen sus requisitos. Favorece la colonizacin y el establecimiento de las poblaciones en ambientes distintos. Regula las tasas de natalidad, fecundidad, sobrevivencia y mortalidad de la poblacin. Provoca el movimiento de la poblacin o parte de sta hacia nuevas reas en bsqueda de mejores condiciones de subsistencia (migracin). Promueve la aparicin de nuevas variantes, adaptaciones y, a la larga, de nuevas poblaciones y especies. 1.3.2 PROPIEDADES DE UNA POBLACION
  46. 46. Adems del efecto del ambiente sobre los organismos, tambin cada poblacin se encuentra determinada por su morfofisiologa, sus lmites de tolerancia especfica al ambiente, por las preferencias de la especie a los diversos factores ecolgicos y por sus propias pautas conductuales. El estudio ecolgico de una poblacin implica analizar sus propiedades como son densidad, distribucin, tasa de natalidad, mortalidad, migracin y crecimiento. TAMAO Es el conjunto de individuos que constituyen una poblacin. El tamao de una poblacin puede ser evaluado de diferentes formas, por ejemplo, al determinar su densidad o el espacio que ocupa dicha poblacin de organismos.
  47. 47. DENSIDAD Caracterstica definida por el nmero de individuos por unidad de espacio, puede ser considerada el rea o el volumen, dependiendo si el ambiente es terrestre o acutico, por ejemplo, caros/m2, artemias/m3, respectivamente. La densidad se divide en absoluta o bruta, que se refiere al nmero total de individuos que habitan en una regin, y en relativa o ecolgica, la cual indica el nmero de individuos encontrados en una porcin o muestra del rea total que ocupa la poblacin. La densidad permite evaluar la situacin de una poblacin mediante diversos mtodos y tcnicas, entre stos: los censos directos o conteos poblacionales, aplicable a organismos de gran talla, visibles o coloniales; mtodos de muestreo, propio para
  48. 48. DISTRIBUCIN Las poblaciones en la naturaleza adoptan modos particulares de distribuirse en el espacio, en respuesta a sus propias caractersticas, hbitos y comportamiento, pero tambin de adaptacin a los factores ambientales (tanto biticos como abiticos) y a los recursos disponibles del lugar. El arreglo o patrn de los organismos dentro del espacio ocupado por la poblacin, se denomina distribucin espacial, y es la medida del espacio entre individuos de una poblacin. Los eclogos distinguen diversos tipos de distribucin de las poblaciones: Distribucin al azar o fortuita No hay limitantes o factores ambientales que condicionen la distribucin; el ambiente es tan similar y las condiciones tan uniformes en todas partes, que los organismos se ubican en cualquier sitio, no hay un arreglo determinado; por ejemplo: los roedores de un pastizal, el plancton de agua dulce o los microartrpodos del suelo.
  49. 49. Distribucin en agregados, manchones o parches Posiblemente es la ms comn en la naturaleza, los individuos se asocian y buscan protegerse mutuamente y resolver en conjunto problemas de suministro de alimentos y seguridad. Por ejemplo, la distribucin de un matorral o arboleda en una sabana, el oasis en un desierto, el grupo de orugas en el tallo de una planta o de cochinillas bajo una roca. Distribucin uniforme Los organismos, sobre todo vegetales, se encuentran a la misma distancia unos de otros, lo cual garantiza el suministro de recursos sin generar competencia entre ellos. Esta distribucin implica condiciones homogneas en el ambiente y el establecimiento equidistante de los organismos en su medio. Este tipo de distribucin no se crea en la naturaleza, slo en ambientes instaurados por el hombre, como los campos de cultivo, huertos, entre otros. El patrn espacial es un rasgo til para caracterizar a las poblaciones naturales. En conjunto con los valores de densidad poblacional, los de distribucin ofrecen al eclogo la oportunidad de predecir el nmero mximo de individuos de una especie que puede ocupar un rea especfica.
  50. 50. TASA DE NATALIDAD Aumento tpico de una poblacin debida a la generacin de nuevos individuos originada por nacimientos, eclosiones, fisiones, gemacin, fragmentacin, germinacin de semillas o esporas, etctera. La natalidad es un factor que modifica el tamao de las poblaciones a travs del tiempo con efectos positivos sobre el nmero poblacional. MORTALIDAD Mecanismo inverso al de natalidad, pues compensa el aumento de la poblacin con el decremento de los individuos debido a las muertes acaecidas. Las defunciones pueden ocurrir tanto por envejecimiento de los individuos, como por enfermedades, depredacin, parasitismo, competencia intra o interespecfica, fenmenos ambientales adversos o inclusive por accidentes.
  51. 51. MIGRACIN Capacidad de algunos organismos de desplazarse a otras reas para satisfacer sus necesidades, como parte de su reproduccin, para escapar de condiciones adversas o rastreando su alimento. Algunos ejemplos de migracin son los de varias especies de ballenas que llegan a las costas de nuestro pas; la del salmn, que asciende desde el mar al continente a contracorriente por los ros; el viaje de la mariposa monarca entre Canad y Mxico, o la gran travesa anual de polo a polo de la golondrina de mar rtica. En animales es evidente su gran movilidad, sin embargo, en plantas y hongos su dispersin se debe a factores como el viento, el agua, e inclusive a los animales, quienes de manera involuntaria trasladan estructuras especializadas de los organismos vegetales logrando as su movimiento. Por ejemplo, las esporas y semillas, los propgulos y fragmentos especficos de ciertos tipos de plantas, entre otros.
  52. 52. CRECIMIENTO Aumento en el nmero de individuos por unidad de tiempo que implica un incremento en la densidad o en la cobertura o extensin de la poblacin en el ambiente. El aumento o la disminucin es el resultado directo de cuatro propiedades principales: la natalidad, la mortalidad, la emigracin y la inmigracin. La tasa de crecimiento poblacional suele calcularse de la siguiente forma: Crecimiento poblacional= (T. natalidad - T. mortalidad + T. migracin) X 1000 El crecimiento de las poblaciones lo determinan a su vez tres fenmenos estrechamente relacionados: el potencial bitico, la capacidad de carga y la resistencia ambiental. Potencial bitico Capacidad de los organismos de una poblacin para reproducirse en condiciones ptimas. Es la expresin de la mxima capacidad reproductora de la poblacin cuando sta no encuentra factores ambientales que limiten su fertilidad o natalidad (Chapman, 1928).
  53. 53. Capacidad de carga o de sostenimiento Se refiere al nmero mximo de individuos de una poblacin que un ambiente determinado puede sustentar. Por encima de su nivel, los recursos se agotan y la poblacin sufre una elevada mortalidad. Resistencia ambiental Conjunto de elementos del ambiente que ejercen su control sobre los organismos, manteniendo a las poblaciones en los lmites de la capacidad de carga. Es un obstculo del ambiente para limitar el crecimiento de la poblacin y evitar que sta agote los recursos donde se establece. Cada uno de los factores acta al disminuir la reproduccin y supervivencia individual de los organismos, de manera que detienen el crecimiento de la poblacin hasta lograr un equilibrio. Las poblaciones naturales se restringen por medio de la resistencia ambiental, la cual limita la expresin del potencial bitico, esto es perfectamente claro en el modelo demostato (Sutton & Harmon, 1996) que representa didcticamente la forma en la que ocurre esta relacin el crecimiento de una poblacin tambin depende de su estructura, su estrategia de sobrevivencia y del tipo de curvas de sobrevivencia caractersticas de cada especie.
  54. 54. ESTRUCTURA Es la manera en que est conformada una poblacin. Se distingue por la relacin o proporcin de sexos, y la proporcin o distribucin de edades, conocida tambin como estructura etaria. Proporcin de sexos Indica el porcentaje de individuos masculinos y femeninos en una poblacin; incide directamente en la fertilidad y, por tanto, en el potencial bitico que la poblacin puede tener. Se determina por el comportamiento de la especie, por su fisiologa, sus pocas reproductivas, etctera. Por obvias razones, es slo evaluable en poblaciones que presentan reproduccin sexual. En la naturaleza, la proporcin de individuos de cada sexo rara vez es igual a la unidad, lo ms frecuente es que uno de los sexos est mejor representado que el otro.
  55. 55. Distribucin de edades o estructura etaria Denota el porcentaje de individuos de las diferentes clases de edad y se relaciona con la curva de sobrevivencia que caracteriza a la especie, afectando de manera directa sus posibilidades de multiplicacin y su potencial de crecimiento. Al estudiar las poblaciones, los eclogos han distinguido tres periodos o etapas principales del ciclo de vida de un organismo: prereproductivo, reproductivo y posreproductivo. La proporcin y duracin relativa de cada uno influye de manera distinta en el entorno y en el desarrollo mismo de la poblacin en el tiempo. Adems, por lo general, la informacin referente a la proporcin de sexos y edades slo puede recopilarse mediante censos poblacionales, y se representan grficamente mediante pirmides de edades y sexos, que ubican a la poblacin por grupos de edad y dependiendo de su gnero.
  56. 56. La forma de las pirmides por lo general es de tres tipos: Cnica Presenta una base amplia, es decir, tiene una proporcin alta de individuos jvenes, caracterstica de las poblaciones en crecimiento rpido. Campana Constituye un porcentaje moderado de individuos en todas las edades, ocurre en las poblaciones maduras y es propio de poblaciones estables. Urna Presenta una base estrecha con mayor cantidad de individuos adultos que jvenes, propia de poblaciones seniles que estn declinando El estudio de las pirmides de edades permite realizar aproximaciones acerca del comportamiento de las poblaciones en el futuro, lo cual puede apreciarse en investigaciones de demografa humana.
  57. 57. ESTRATEGIAS DE SOBREVIVENCIA Cada especie tiene sus propias estrategias para sobrevivir, lo cual tambin incide en el ritmo al que puede crecer una poblacin. El tipo de sobrevivencia de una especie depende de las estrategias que su evolucin haya fijado en su genoma, lo que a su vez es un reflejo de su adecuacin al ambiente. Los principales tipos de estrategias de sobrevivencia son: Estrategia K Propia de organismos de ambientes estables, con una tasa reproductiva baja, que producen un pequeo nmero de cras a las que ofrecen cuidados paternos lo cual reduce su mortalidad al mnimo. Generalmente son especies de grandes dimensiones corporales, de tiempo generacional prolongado y reproduccin tarda, que desarrollan mecanismos defensivos y que suelen enfrentar competencia interespecfica. Su curva de sobrevivencia caracterstica es de tipo convexo. Ejemplos: elefante, rinoceronte o jirafa
  58. 58. Estrategia r Tpica de organismos cuyo habitat es inestable, tienen una tasa reproductiva elevada por lo tanto producen un gran nmero de cras. Sin embargo, no proporcionan cuidados paternos, por lo que observan gran mortalidad. Suelen ser especies de tamao pequeo, con un tiempo generacional breve y de reproduccin temprana, no desarrollan mecanismos defensivos y suelen enfrentar competencia intraes-pecfica. Su curva de sobrevivencia caracterstica es de tipo cncavo. Ejemplos: roedor, tortuga marina o insecto
  59. 59. Curvas de sobrevivencia Son las representaciones grficas de los ndices de sobrevivencia y muestran cul es la edad ms vulnerable de una especie, es decir, dnde tiene menores posibilidades de sobrevivir y mayor mortalidad; existen tres tipos de curvas de sobrevivencia: convexa, cncava y recta. Convexa Es comn en poblaciones donde la mortalidad se acenta cuando los organismos alcanzan el estado adulto, y se le conoce como de prdidas tardas, pues son los individuos de mayor edad los ms vulnerables. El ser humano y muchos mamferos de gran talla muestran este tipo de curva. Cncava Caracterstica de poblaciones con un alto ndice de mortalidad en etapas jvenes, por ejemplo, las de muchos invertebrados, entre ellos, los moluscos e insectos; de vertebrados como los peces, y las plantas que producen numerosas semillas pero cuya descendencia en su mayora no sobrevive. Recta Caracterstica de las poblaciones con una mortalidad constante a lo largo de toda su vida, es el caso de la hidra, algunas plantas como las palmas, o de muchas aves
  60. 60. Los cambios en el tamao de las poblaciones se denominan ndices o tasas de crecimiento y se expresan mediante grficas de crecimiento poblacional. La tasa de crecimiento suele calcularse restando la tasa de mortalidad a la de natalidad en una poblacin y referenciando este dato a cierto periodo. De acuerdo con sus peculiaridades y su situacin ambiental, las poblaciones exhiben esencialmente dos formas de crecimiento: el exponencial o en "J" y el logstico, sigmoide o en "S". 1.3.3 CRECIMIENTO POBLACIONAL
  61. 61. CRECIMIENTO EXPONENCIAL El tipo de crecimiento exponencial fue postulado por Malthus en 1798, y es tpico de especies con alto potencial bitico, tamao corporal menor y ciclos de vida cortos como el de muchos insectos, que producen una sola y cuantiosa generacin al ao. Se presenta cuando no existe ningn factor ambiental limitante, esto se traduce en un aumento excesivo del nmero y la densidad de organismos que componen la poblacin. El ndice general de crecimiento de la poblacin, cuando no se encuentra impedido o frenado, depende de la proporcin de edades y sexos, de las estrategias de sobrevivencia y de parmetros demogrficos bsicos como la tasa de natalidad, fecundidad, etctera. La representacin grfica de un crecimiento de tipo exponencial nos dara una curva de crecimiento de la poblacin que tiende al infinito. En ste, la poblacin observa primero un crecimiento lento, y luego acelerado, provocando con ello que se agote el alimento, el espacio y el agua, entre otros.
  62. 62. El resultado de esta competencia es una elevada mortalidad y comnmente el deterioro del ambiente. Aunque este modelo de crecimiento por lo general conlleva a la extincin de la poblacin, con slo algunos individuos vivos o en estado latente (semillas, esporas, huevos), y bajo condiciones favorables, se vuelve a iniciar el desarrollo de dicha poblacin. En la naturaleza, este modelo de crecimiento slo sucede en especies con estrategia de sobrevivencia r CRECIMIENTO LOGSTICO O SIGMOIDAL El crecimiento sigmoidai se registra con mayor frecuencia en la naturaleza; en este modelo de crecimiento el ambiente se comporta como un elemento regulador natural del tamao de la poblacin. Este tipo de crecimiento es caracterstico de poblaciones con estrategias de sobrevivencia de tipo K, que son organismos de tamao corporal mayor, de ciclos vitales ms prolongados y de potenciales biticos bajos. La poblacin crece primero de forma lenta, luego exponencial mente y ocurre una desaceleracin que prosigue hasta alcanzar y mantener un nivel ms o menos de equilibrio en torno a la capacidad de carga (K) del ambiente (mximo nmero de individuos de una especie que soporta el ambiente en el que estos se desenvuelven). Por lo general, cuando la poblacin llega a la capacidad de carga,
  63. 63. la tasa de nacimientos se iguala a la tasa de muertes, es decir, Kes la densidad poblacional a la que el cambio en el tamao poblacional suele ser igual a cero. El modelo matemtico de crecimiento poblacional logstico y que sustenta la suposicin de que debe existir un tamao poblacional mximo, por encima del cual la poblacin ya no puede crecer, fue propuesto por P. F. Verhulst en 1838. Contrariamente a lo presentado por el modelo de crecimiento exponencial de Malthus, el logstico plantea que la tasa de crecimiento poblacional disminuye conforme aumenta el tamao de la poblacin, esto se ve reflejado en la obtencin de una curva en forma de "S" (sigmoide) Fase lenta (I), es el periodo inicial de crecimiento lento, en sta los organismos se acomodan a su nuevo ambiente; Fase logartmica (II), se presenta un crecimiento exponencial rpido debido a que la poblacin se ha ajustado perfectamente al medio; Fase de equilibrio o de estabilizacin (III), la resistencia ambiental se manifiesta gradualmente, hasta lograr mantener a la poblacin en un nivel de equilibrio con slo pequeas fluctuaciones en torno a la capacidad de carga.
  64. 64. FACTORES LIMITANTES: COMPETENCIA Y DEPREDACIN Todo factor o elemento bitico o abitico de un ecosistema tiene incidencia directa o indirecta en la vida de las especies que lo habitan, y en su conjunto impiden que las poblaciones crezcan ilimitadamente controlando su dimensin, densidad y distribucin. Entre los principales factores limitantes de una poblacin figuran la competencia y la depredacin. Competencia Ocurre cuando dos especies desarrollan el mismo nicho ecolgico y/o viven en el mismo habitat, y al utilizar los mismos recursos la disponibilidad de stos disminuye afectando a ambas. Las especies compiten por espacio, luz (en el caso de las plantas), agua, nutrientes del suelo o por las presas. Depredacin Surge cuando un organismo se alimenta de otro, de tal forma que en este tipo de relacin slo una de estas especies obtiene beneficios (el depredador), en tanto que la otra es perjudicada (la presa). Ambas especies establecen un equilibrio dinmico en el que sus tamaos poblacionales presentan fluctuaciones como parte de un mecanismo de retroalimentacin.
  65. 65. 1.4.1 DEFINICION DE COMUNIDAD Las comunidades son conjuntos de poblaciones de diferentes especies interactuando en un lugar determinando. Como unidad de estudio de la ecologa, la comunidad comprende el hecho de que existe una importante organizacin entre los diversos seres que comparten un habitat, no se trata de seres aislados e independientes sin impacto en el ambiente o en las dems especies a su alrededor. La interaccin es la clave del funcionamiento de una comunidad, las pautas que la rigen tienen que ver con el tipo de ambiente y con los atributos y caractersticas de las poblaciones que interactan en dicha comunidad.
  66. 66. Una comunidad es la unidad ecolgica que incluye la parte viva de un ecosistema, es decir, la totalidad de animales, vegetales y microorganismos de un habitat especfico. Esta unidad tambin es conocida como biocenosis, y suele reportarse en las investigaciones como zoocenosis (fauna) yfitocenosis (flora). El concepto de comunidad se emplea para designar reuniones naturales de diversos tamaos, desde la biota que se encuentra bajo una piedra hasta la que se ubica en la selva, un ro o en el ocano. Lo anterior nos indica que existen comunidades menores, cuyo tamao y diversidad son tan pequeos, que suelen ser muy vulnerables y dependientes de las condiciones y aportes de las comunidades vecinas. Estas comunidades cuentan con micro-climas susceptibles y biota por lo regular especializada que no puede vivir bajo condiciones distintas a las que se encuentra. 1.4.2 ESTRUCTURA DE LA COMUNIDAD
  67. 67. Por otra parte, las comunidades mayores ostentan gran tamao y diversidad, suelen tener una organizacin y estructura trfica complejas que las hace relativamente independientes de la materia y energa de comunidades adyacentes. Estas comunidades mantienen mayor estabilidad y son menos vulnerables en comparacin con las menores, su biota presenta gran capacidad para aprovechar al mximo la materia y energa de la que dispone. Su grado de organizacin trfica optimiza los recursos, las hace, hasta cierto punto, autosuficientes y con mayor posibilidad de adaptarse a las alteraciones de su ambiente. La estructura de las comunidades se estudia mediante la evaluacin de diversos parmetros que llamaremos propiedades. El conocimiento de stas nos permite hacer una descripcin general de la comunidad, sus caractersticas, la forma en la que se organiza en el espacio que ocupa, su funcionamiento y la dinmica particular de los diversos seres vivos que la constituyen (bacterias, protistas, plantas, hongos y animales), con respecto al tiempo.
  68. 68. PROPIEDADES DE LA COMUNIDAD Entre las propiedades ms importantes en una comunidad se encuentran: estructura, diversidad, cobertura, fisonoma, fenologa, dominancia y sociabilidad. Estructura Permite hacer una descripcin del modo en que la comunidad utiliza el espacio, este arreglo se deriva de factores como la competencia inter e intraespecfica que enfrenta cada especie y del efecto que pueden tener los factores abiticos que actan sobre dicha comunidad. Esta propiedad describe cmo estn organizadas las comunidades. Al estudiar la estructura, se observa que los organismos estn organizados en capas o estratos, cuya separacin puede ser tanto espacial como temporal, en ambos casos a esta disposicin se le conoce como estratificacin, la cual se divide en estratificacin temporal o cronolgica, vertical y horizontal. Cuando la organizacin, actividades y procesos biolgicos que realizan los organismos responden al tiempo, es decir, a las variaciones causadas por los patrones de luz y oscuridad (como la fotoperiodicidad), el efecto lunar (fases lunares y mareas), o las estaciones (temporadas de florecimiento, apareamiento, migracin, etctera), se trata de estratificacin temporal o cronolgica.
  69. 69. Cuando el acomodo de los organismos de la comunidad es de arriba hacia abajo, se refiere a una estratificacin vertical, cuya organizacin est determinada por organismos vegetales, sin embargo condiciona la vida de todos los seres que habitan la comunidad Otro tipo de organizacin estructural es la estratificacin horizontal, definida como el acomodo lateral que presentan los organismos de una comunidad. La estratificacin horizontal estudia a la comunidad desde su borde o lmite exterior hacia el centro, con la salvedad de que los lmites no siempre se encuentran bien definidos, debido a que los organismos de comunidades adyacentes pasan de una a otra, formando un rea de mayor diversidad denominada ecotono. Definida tambin como la frontera entre comunidades colindantes, el ecotono es con frecuencia una zona donde existe un sinnmero de especies, en ocasiones mayor que la presente en las comunidades entre las que se encuentra. A la estratificacin horizontal tambin se le llama zonacin; esto es muy evidente en las comunidades de playas rocosas, donde existen franjas bien definidas en la zona intermareal, en stas se distribuyen los distintos grupos y especies de algas e invertebrados como moluscos, equinodermos, crustceos, celenterados o anlidos.
  70. 70. Diversidad Se refiere a las distintas especies de organismos que coexisten en una comunidad; sin embargo, la cuantificacin total de especies indica por s misma la riqueza de un lugar, pero si contamos el nmero de individuos de cada una de las especies presentes nos referimos a su abundancia relativa; es decir, al porcentaje de individuos de cada especie con relacin al total de los organismos que componen la comunidad. La diversidad de una comunidad slo puede ser mayor que otra si cuenta con ms riqueza especfica, pero adems, si las especies que la conforman se encuentran proporcionalmente bien representadas y con mayor abundancia relativa. De este modo, dos comunidades biticas pueden tener la misma riqueza especfica, pero diferente diversidad biolgica. La diversidad biolgica de un lugar es un parmetro que permite deducir la estabilidad de una comunidad; a mayor diversidad, ms estabilidad debido a la gran complejidad trfica y, por ello, menos vulnerabilidad a las alteraciones ambientales. Por otra parte, la mayor complejidad con frecuencia implica una mayor autosuficiencia y capacidad de autorregulacin de la comunidad.
  71. 71. Cobertura Es el rea o extensin que ocupa una comunidad, y de manera particular cada una de las poblaciones de cada especie dentro de la misma; suele medirse en unidades de rea o superficie. Fisonoma Depende de las caractersticas anatmicas y de la densidad poblacional de las especies que conforman una comunidad. Es un reflejo del efecto visual que tiene dicha comunidad, y se estudia especficamente en especies vegetales, as como tambin en el mar, en las zonas de arrecifes. Fenologa Describe el comportamiento estacional de la comunidad como consecuencia de los procesos del ciclo de vida de las especies que la forman. Las plantas y los animales de una comunidad exhiben un comportamiento estacional debido a los cambios climatolgicos y a los procesos vitales que estos organismos atraviesan. Por ejemplo, al estudiar la fenologa de una cierta comunidad vegetal se evala cuando sta produce flores, cuando se desencadena la fructificacin, el momento en el que ocurre la cada de las hojas, el crecimiento de retoos, entre otros aspectos.
  72. 72. Dominancia Es la influencia ejercida sobre la comunidad por cada poblacin, y tiene que ver con la estructura cuantitativa y la diversidad de la misma. Describe la proporcin de especies ms abundantes en la comunidad. En toda comunidad con frecuencia existen especies abundantes y otras que son raras, casi nunca hay una distribucin equitativa de las especies. El dominante ecolgico en la comunidad es la especie que por su tamao poblacional, dimensiones corporales o funcin en el ambiente determina el flujo de materia y energa de dicha comunidad, inclusive incide en todos los factores biticos o abiticos de dicho ambiente. La mayora de las veces se refiere a una poblacin vegetal, es el caso de un bosque de coniferas donde una especie como el pino ejerce un fuerte control sobre la disponibilidad de luz, de alimento, de alojamiento y de las condiciones microclimticas de temperatura, humedad, lo que determina la vida de todos los seres que habitan el lugar; en este ejemplo, el pino es la especie dominante de la comunidad, pues mantiene el equilibrio y las caractersticas de sta.
  73. 73. Sociabilidad Es la tendencia que tienen las especies de una comunidad a la asociacin. El motivo principal de la sociabilidad es la alimentacin, de modo que se establecen relaciones alimenticias o trficas de diversos tipos. La interaccin entre las especies influye en la abundancia de sus poblaciones y en la integracin y funcionamiento de la comunidad. La sociabilidad comprende relaciones interespecficas o interpoblacionales de una gran gama de clases de organismos, aunque la forma ms comn de catalogarlas es como de tipo simbitico o antagnico, llamadas en conjunto relaciones simbiticas. La simbiosis (vida en comn) es toda relacin estrecha entre organismos de especies diferentes llamados simbiontes, aqu generalmente al menos una de las especies relacionadas obtiene un beneficio. Como casos concretos de sta se encuentran el mutualismo, laprotocooperacin, el comensalismo y el amensalismo. Sin embargo, algunos tipos de simbiosis provocan relaciones de lucha llamadas antagonistas, en las que generalmente una o inclusive las dos especies involucradas salen perjudicadas, como es el caso de la depredacin, el parasitismo y la competencia. El estudio de las relaciones existentes entre las especies de una comunidad permite comprender el funcionamiento, la
  74. 74. organizacin y la evolucin misma de stas, como es evidente en el proceso llamado sucesin ecolgica. SUCESIN ECOLGICA La sucesin ecolgica refiere que en un lugar especfico las comunidades se sustituyen unas a otras a lo largo del tiempo considerando un conjunto de etapas transitorias conocidas como etapas serales o seres. Estas suelen ser simples, inmaduras y poco diversificadas; sin embargo, van preparando las condiciones para el establecimiento de una comunidad climax, la ms madura, estable y diversa comunidad que se desarrolla con un proceso sucesional. Las especies de una comunidad pueden ser removidas por completo debido a procesos naturales como la extincin local, el desplazamiento, la bsqueda de alimento o de mejores condiciones de sobrevivencia. Por otra parte, las comunidades tambin sufren alteraciones de su fisonoma y composicin debido a disturbios y perturbaciones con orgenes diversos.
  75. 75. Algunos eclogos proponen que las condiciones abiticas de un lugar y, en especial, el clima, determinan el desarrollo de un solo climax posible en cada lugar, a esta concepcin se le llama Teora del monoclmax. En cambio, otros eclogos postulan que los procesos sucesionales no son predecibles, pues diversos factores azarosos pueden afectarlos originando varios climax posibles y no un resultado nico, a esto se le conoce como Teora del policlmax El proceso sucesional se hace evidente con la transformacin de las comunidades vegetales. En las fases tempranas de una sucesin, las especies ms abundantes son las denominadas oportunistas, se reproducen a gran velocidad, pero poseen poca biomasa. La primera comunidad que se instala en un ambiente vaco se denomina pionera y se caracteriza por presentar pocas especies llamadas colonizadoras, las cuales preparan las condiciones para el establecimiento de nuevas especies y, por lo tanto, de nuevas comunidades, una tras otra, cada vez con mayor complejidad hasta lograr la estabilidad de la etapa o comunidad climax.
  76. 76. TIPOS DE SUCESIN ECOLGICA La sucesin ecolgica suele efectuarse de dos formas bsicas que dependen de la intensidad del disturbio y del grado de perturbacin que han padecido los organismos y su entorno: sucesin primaria y sucesin secundaria La sucesin primaria es cuando la vida debe iniciar desde cero. Este tipo de sucesin ocurre cuando un disturbio catastrfico suprime todo indicio de vida y de suelo en un lugar e implica su desarrollo hasta una comunidad climax. Originan este tipo de sucesin: el movimiento de los glaciares, las erupciones volcnicas o un violento retroceso del ocano. La sucesin secundaria es el proceso de cambio de los componentes de una comunidad que se inicia despus de un disturbio que no destruy por completo al suelo, ni a todos los elementos de la vegetacin.
  77. 77. LA ENERGA EN LOS ECOSISTEMAS Para mantener la vida, nuestro planeta debe recibir constantemente energa que proviene del Sol, al mismo tiempo reflejar y absorber la mayor parte de toda esta energa. Se estima que menos de 1% del inmenso flujo de ondas electromagnticas que llegan a la Tierra provenientes del Sol, son susceptibles de ser transformadas por los organismos fotosintticos y fijados en forma de energa qumica almacenada en molculas como los hidratos de carbono, que constituyen parte fundamental de la materia orgnica Slo en las plantas, algas y cianobacterias, la presencia de pigmentos como la clorofila permite que sean capaces de absorber las longitudes de onda que corresponden a los rayos rojos y azules del espectro visible de la luz solar. 1.4.3 FLUJO DE ENERGA (CADENAS TRFICAS)
  78. 78. En las comunidades, la energa y la materia establecen ciclos dependientes de las relaciones alimentarias que tienen los organismos que las constituyen. Con respecto a la energa, segn las leyes de la termodinmica, las comunidades se comportan como sistemas que reciben energa del exterior (energa solar), la cual fijan en forma de energa qumica contenida en los enlaces que unen los carbonos de azcares como la glucosa. Los sistemas naturales funcionan como sistemas abiertos de energa, pues el flujo de sta es unidireccional y no sigue un ciclo. Sin embargo, en cuanto a la materia, las comunidades y los ecosistemas que la conforman tienden a comportarse ms como sistemas cerrados, pues la biomasa, resultado de las transformaciones que sufre la energa, se traslada de un organismo a otro hasta llegar a los desintegradores, quienes la devuelven al suelo para que ah sea reutilizada por los productores. En el caso de la materia los aportes externos son muy escasos, limitados o nulos, en concreto, los materiales arrastrados por una corriente fluvial o las migraciones animales son slo dos ejemplos de ese intercambio de materia entre ecosistemas. Cabe destacar que ningn sistema natural se considera totalmente independiente, siempre existirn intercambios de diferente magnitud tanto de energa como de materia, producto de la dinmica misma de estas entidades ecolgicas.
  79. 79. TRANSFERENCIA DE ENERGA: MODELOS DE RELACIONES TRFICAS Las relaciones alimentarias son la principal razn de la interaccin de los seres vivos en una comunidad y suelen representarse esquemticamente mediante el empleo de cadenas o redes trficas. Cada comunidad presenta cierta estructura trfica determinada por el tipo de alimento, y la ocupan los organismos que la constituyen. De acuerdo con esto, cada ser posee cierto nivel trfico, que no es ms que la posicin que tiene ste con respecto a los productores en una cadena alimentaria. Sin embargo, como se observa en la tabla 1.3, el nivel que corresponde a cada organismo puede variar en funcin del alimento que consume. La estructura trfica de una comunidad se representa por medio de cadenas alimentarias o trficas, y se definen como relaciones lineales entre especies que se alimentan unas de otras. En ellas los productores sirven de alimento a los consumidores y stos a los desintegradores
  80. 80. La cadena trfica ms comn es la cadena de depredadores, la reconocemos porque siempre inicia con un organismo productor (auttrofo), pero existen otros modelos que slo son variaciones del esquema bsico. Por ejemplo, una cadena de parsitos presenta como variante el iniciar con organismos parasitados, los siguientes niveles trficos por lo general estn ocupados por organismos cada vez de menor tamao; en estos casos las cadenas muestran pocos eslabones (niveles trficos). Como ejemplo, citamos a un mamfero que presenta pulgas que, a su vez, estn parasitadas por bacterias y protozoarios. Otro tipo de relacin alimentaria es la cadena de detritos que ocurre cuando los productores se encuentran reemplazados por materia orgnica en descomposicin. En estas cadenas los primeros niveles trficos subsisten por la ingestin de material orgnico muerto, en vez de alimentarse con productores. Como peculiaridad, aunque los desintegradores constituyen el ltimo eslabn de la cadena alimentaria de depredadores, suelen ser el primero de una cadena de detritos.
  81. 81. El modelo de cadena alimentaria aunque funcional, es limitante, pues slo permite visualizar un comportamiento trfico lineal de las especies. En cambio, en la naturaleza es ms frecuente que una especie establezca interacciones con decenas de otras especies, por lo que se esquematiza como una red o trama alimentaria o trfica. Por ejemplo, una lechuza no slo se alimenta de ratones, tambin de reptiles y de otros mamferos. El ratn, a su vez, se alimenta de semillas y retoos, pero tambin puede comer insectos inclusive otro tipo de animales, de tal manera que no slo encontramos cadenas en el ambiente sino tambin redes. En una red, cada individuo ocupa una interseccin entre relaciones trficas, pues en la naturaleza, cada organismo suele alimentarse de varias especies durante su ciclo vital. Si cada organismo slo se alimentara de una especie, el ecosistema tendra una gran vulnerabilidad, pues se generara una enorme codependencia que impedira a las especies satisfacer sus necesidades con alimentos alternativos. Por ejemplo, si el conejo slo comiera zanahorias y stas desaparecen, ste tambin se extinguira. Mediante el modelo de redes o tramas trficas se pueden representar en su conjunto las diferentes cadenas alimentarias que aparecen en un ecosistema.
  82. 82. PRODUCTIVIDAD Uno de los aspectos ms importantes de la dinmica del ecosistema es su productividad, parmetro que nos permite conocer la produccin de materia orgnica o de biomasa capaz de generarse a partir de la fotosntesis desarrollada en un ecosistema. Para que la energa del sol pueda ser utilizada y beneficiar a una comunidad biolgica, sta, por cuenta de sus organismos productores, debe llevar a cabo tres procesos biolgicos: consumo, asimilacin y produccin de tejidos. En la naturaleza, las sucesivas transformaciones de energa nunca se efectan con 100% de eficiencia; es decir, no toda la luz solar que incide sobre los productores es utilizada por stos en la produccin de carbohidratos, a su vez, cuando son consumidos, nunca se transforman totalmente en materia animal de cada uno de los niveles trficos subsecuentes. Sin embargo, un porcentaje mnimo de la energa disponible en un nivel trfico es consumida por los organismos del siguiente nivel, luego, slo una pequea porcin de esta energa consumida es asimilada y, finalmente, slo una fraccin menor de la energa asimilada es destinada a la produccin de nuevos tejidos.
  83. 83. La eficacia con la que una comunidad consume, asimila y produce tejidos se conoce como eficiencia ecolgica o trfica y vara mucho con respecto a los tipos de organismos y ecosistemas involucrados. Se habla de productividad de un ecosistema refirindose siempre a la cantidad de biomasa producida a partir de determinada cantidad de energa solar captada. La velocidad a la que los organismos auttrofos fijan energa solar y generan materia se denomina productividad primaria. La energa les permite efectuar sus funciones metablicas prioritarias, como la respiracin celular, pero una vez cubierto esto, utilizan la energa restante para desarrollar nuevos tejidos (biomasa) y reproducirse. A la cantidad total de energa solar fijada por los auttrofos se le conoce como Productividad Primaria Bruta (PPB); sin embargo, a la fraccin que destinan especficamente para la produccin de nuevos tejidos se le conoce como Productividad Primaria Neta (PPN), esta ltima es el resultado de restarle a la ppb la energa que el organismo gasta al efectuar su respiracin y metabolismo.
  84. 84. La productividad suele medirse en unidades de energa (cal o kcal), o bien, en unidades de masa (gramo, kilogramo...) pues los organismos a partir de la energa generan biomasa, que es la cantidad de materia viva. Esta cantidad de energa o de biomasa se mide con respecto a una unidad de espacio y de tiempo. Por ejemplo, en campo de alfalfa la PPB es de 24 400 kcal/m2/ao y las plantas invierten 9 200 kcal/m2/ao en su respiracin y metabolismo; por lo tanto, la PPN de este campo es de 15 200 kcal/m2/ao. Asimismo, es prioritario para el hombre determinar la productividad primaria de un ecosistema, pues representa la velocidad a la que ste produce recursos alimentarios, ya que es esencial para el sostn del resto del ecosistema, o bien, para el mismo ser humano. La productividad primaria neta vara principalmente en funcin de la latitud y de las condiciones climticas en los ecosistemas naturales, desde prcticamente 0 en las dunas desrticas de arena y en los casquetes polares, hasta alrededor de 42 000 g/m2/afio en algunos arrecifes de coral y deloas.
  85. 85. La productividad secundaria es la energa fijada por los hetertrofos de una comunidad y representa la eficiencia con que los organismos hetertrofos asimilan la materia y la energa que obtienen construyendo con ella sus propios tejidos. La productividad secundaria se considera como la energa aprovechable por el siguiente nivel trfico, en otras palabras, los herbvoros se alimentan de la productividad de los fotosintticos; los carnvoros aprovechan la productividad de los herbvoros y as sucesivamente. Cuando el hombre considera la explotacin racional de un ecosistema o de una especie, debe contemplar slo tomar la produccin de stos, la productividad que generan, pues si se explota la biomasa que tienen directamente, la productividad disminuir y con el tiempo se agotar el recurso.
  86. 86. PIRMIDES ECOLGICAS Es de gran inters para la ecologa comprender la dinmica de las comunidades y los ecosistemas, por ello se han diseado modelos que permiten esquematizar e interpretar la complejidad que estas entidades ecolgicas presentan. Charles Elton y Raymond Lindeman disearon un modelo para representar el flujo de energa en los ecosistemas de acuerdo con su paso por los niveles trficos del mismo. En este modelo ilustrado como una pirmide, se representa a los productores en la base por ser el nivel de mayor tamao y la plataforma para el desarrollo de casi todas las comunidades conocidas. El segundo piso corresponde a los consumidores primarios; el tercero a los consumidores secundarios y as sucesivamente. Las pirmides ecolgicas estn formadas por una serie de rectngulos sobrepuestos y cada uno representa un nivel trfico distinto, cuyo espacio es proporcional al nmero de individuos, biomasa o productividad que constituyen.
  87. 87. Cada nivel trfico desde los productores en la base hasta los desintegradores en la cspide representa progresivamente una menor cantidad de energa, materia viva (biomasa) y cantidad de individuos. Estas pirmides trficas o alimentarias permiten distinguir que la energa que se transfiere de un nivel a otro representa una fraccin relativamente constante de energa de alrededor de 10%, fenmeno conocido como la ley de 10% o del diezmo ecolgico. Este 10% representa la eficiencia de transferencia trfica, aunque cabe destacar que en algunos tipos de ambientes, como los marinos, la transferencia puede ser de entre dos y hasta 24%, por lo que no se debe considerar norma absoluta esta proporcin de transferencia. La pirmide trfica fue diseada para ejemplificar la transferencia energtica que tiene cada nivel trfico, pero tambin ha resultado til para representar la cantidad de biomasa e individuos que constituyen cada nivel trfico en una comunidad, por ende, se han propuesto tres tipos de pirmides ecolgicas: de energa, de nmeros y de biomasa.
  88. 88. Pirmide de energa Representa la productividad o energa que maneja una comunidad en unidades de calor o energa (cal o kcal). En estas pirmides trficas la productividad disminuye a medida que pasamos de un nivel trfico al siguiente debido al consumo de materia y energa que cada uno realiza. Esta prdida inicia en el proceso fotosinttico, pues los productores slo pueden utilizar de 1 a 4% de la energa luminosa recibida para transformar en energa qumica. El modelo de pirmide de energa permite observar con claridad la razn principal por la cual el nmero de niveles trficos casi nunca pasa de cuatro o cinco, y es que la productividad primaria neta tiene lmites, pues de sta depende la energa disponible para el resto de los niveles trficos. Sin embargo, existen otras razones para explicar lo anterior; adems, la cantidad de niveles puede variar, entre otras razones, debido al: Tamao del ecosistema, pues entre ms grande, tendr mayores posibilidades de sostener un gran nmero de niveles trficos. Tipo de ambiente, en ambientes acuticos es ms frecuente encontrar mayor nmero de niveles trficos que en ambientes terrestres.
  89. 89. Tamao fsico de los depredadores, fsica y fisiolgicamente un animal est limitado a una cierta talla por la fuerza de gravedad, pues tendra problemas para sostener su peso y poder respirar, esto tiene un menor efecto en el ambiente acutico, etctera. Pirmide de nmeros En ella cada nivel es proporcional al nmero de individuos por unidad de superficie o volumen que componen la biocenosis. Este esquema no es muy utilizado por su escasa representatividad, precisamente por las notables diferencias fsicas entre individuos; en este tipo de pirmide un ciervo contara como un saltamontes en el nivel de los herbvoros, y un rbol puede producir alimento para muchos herbvoros, y un herbvoro de buen tamao, por ejemplo una cebra, puede fcilmente alimentar a una manada de perros salvajes. Pirmides de biomasa Tal vez son las ms utilizadas. Aqu se tiene en cuenta la cantidad de materia viva de cada nivel trfico. La masa total de los organismos de cada nivel es medida en gramos, kilogramos o toneladas del peso del conjunto de todos los individuos, referidos a una unidad de superficie en centmetros, metros cuadrados o hectreas
  90. 90. 1.5.1 DEFINICIN Como se ha explicado, las poblaciones de diferentes especies de organismos que habitan en una misma regin constituyen una comunidad. Dentro de sta, los organismos interactan con miembros de su especie y con otros de especies diferentes. Estos organismos se conocen como factores biticos del medio y cuando interactan entre s y con su ambiente fsico (factores abiticos), se constituye un sistema ecolgico denominado ecosistema. Arthur Tansley, eclogo ingls, en 1935 present por vez primera el trmino ecosistema para designar un "complejo in-tegrativo y holstico que combina los organismos vivos y el ambiente fsico dentro del mismo". Otros autores como Karr J. R. en 1994, Pidwirny M. J. en 2000, lo han definido como cualquier sistema relativamente homogneo desde los puntos de vista fsico, qumico y biolgico, donde poblaciones de especies se agrupan en comunidades interactuando entre s y con el ambiente abitico.
  91. 91. SISTEMA Y ECOSISTEMA Para comprender lo que es un ecosistema, es preciso recordar que un sistema es el conjunto de componentes interdependientes que interactan entre s de una manera compleja para formar una unidad completa. Todo sistema est integrado por elementos y el lmite o frontera que ste presenta dentro del cual puede ejercer su dominio. Los sistemas se clasifican en cerrados, cuando no presentan interaccin con el ambiente que los rodea y tienden a ser auto-suficientes, y en abiertos, cuando muestran interaccin con el ambiente, pues existe intercambio de materia y energa con l, ya que exhiben una clara dependencia de los factores externos. Los ecosistemas se comportan como sistemas abiertos en funcin de la energa que circula en ellos, y como cerrados segn la materia de la que estn constituidos. Aunque los ecosistemas de nuestro planeta son muy diversos y cuentan con cualidades y una dinmica propias, en todos se reconocen por lo menos tres caractersticas fundamentales: una estructura definida, una particular capacidad de autorregulacin y cierta autosuficiencia.
  92. 92. La primera se refiere al tipo y nmero de elementos biticos y abiticos que lo constituyen; la segunda, es la capacidad que ste tiene para mantener estable el flujo de materia y energa que se presenta en l y, por lo tanto, mantener su homeostasis (tendencia de un ecosistema a controlar su estado de equilibrio); la tercera que se refiere a la autosuficiencia, est determinada por el grado de dependencia de los factores externos al mismo (aportes de materia o energa del exterior). De esta ltima depende si un ecosistema se comporta como un sistema abierto o cerrado. De una forma ms amplia, podemos explicar que el ecosistema es una unidad de organizacin que consiste en una agregacin de plantas, animales (inclusive seres humanos) y microorganismos, vinculados a travs de relaciones interdependientes entre s y con el medio abitico que los rodea. Para los eclogos, los ecosistemas constan de dos componentes principales: el biotopo y la biocenosis. El biotopo, en un sentido amplio, es el medio fsico o geogrfico donde vive naturalmente un organismo y que suele llamarse tambin habitat. El biotopo est constituido por las sustancias inorgnicas (agua, oxgeno, dixido de carbono, sales minerales, etctera) y los factores ambientales abiticos (humedad, temperatura, presin, altitud, clima, etctera).
  93. 93. La biocenosis es el conjunto de organismos de distintas especies que interactan en condiciones ecolgicas dadas y que se mantiene en un estado de equilibrio dinmico. La biocenosis es la comunidad biolgica, la parte viva del medio. La biocenosis est constituida por organismos que pueden ocupar tres nichos ecolgicos (papel ecolgico del organismo en su habitat) diferentes en el ecosistema. En funcin de su tipo de nutricin los organismos pueden ser: auttrofos y hetertrofos. Los auttrofos ocupan el nicho de productores y realizan su funcin mediante los procesos de fotosntesis y quimiosntesis. Esta ltima se refiere a algunos grupos de bacterias que aprovechan molculas inorgnicas simples para producir su alimento. Los hetertrofos son organismos que utilizan y reestructuran materiales complejos de tipo orgnico originados inicialmente por los productores. En esta categora existen dos nichos ecolgicos principales, los consumidores y los desintegradores. En este grupo es frecuente distinguir a los consumidores primarios (herbvoros), secundarios y terciarios (carnvoros), y a los descomponedores o desintegradores (saprfagos), encargados de descomponer y reintegrar al suelo los restos de todos los seres que conforman el ecosistema.
  94. 94. TIPOS DE ECOSISTEMAS El trmino ecosistema puede referirse a biotopos y biocenosis de diversa dimensin, por lo general se reconocen tres tipos: Microecosistema, si es de pequea extensin; por ejemplo, el tronco de un rbol, bajo una piedra o una fisura en el suelo. Meso ecosistema, referido a una extensin de mediano tamao como una pradera, bosque, lago, etctera. Macro ecosistema-, donde se abarcan grandes extensiones continentales, ocanos o ambos, como pueden ser el mar mediterrneo o toda la regin atlntica de norteamrica. los ecosistemas tambin se clasifican en naturales y artificiales. el ecosistema natural se caracteriza por las transformaciones de energa y materia que establecen un equilibrio dinmico entre la diversidad de su biocenosis y las condiciones del biotopo, de forma que estos ecosistemas tienden a la autosuficiencia, aunque sin alcanzarla por completo, pues todos dependen unos de otros.
  95. 95. De acuerdo con esta concepcin, los ecosistemas tienden a ser hasta cierto punto autorregulables, por lo tanto, llevan a cabo un ptimo reciclamiento de materiales y prdidas mnimas de energa, que los hace desarrollar cierta autosuficiencia. Hasta hace algn tiempo se pensaba que los ecosistemas naturales como las selvas, desiertos, bosques, lagos, ros, entre otros, tendan a persistir en el tiempo adquiriendo otra caracterstica de autoperpetuidad, pero en 1975 Conrad Hal Waddingston introdujo el trmino homeorresis como un mecanismo que implica que los sistemas biolgicos y ecolgicos se encuentran programados para conservar ciertas funciones manteniendo su equilibrio (homeostasis) en ciertas etapas, pero que con el tiempo sufren un desequilibrio y tienden a adquirir una nueva organizacin a partir de la cual se hace posible otra transformacin. Un ecosistema artificial es un ambiente creado por el hombre donde, si bien existe una interaccin entre los seres vivos y el ambiente, el ser humano participa aportando tanto materia como energa. Este tipo de ecosistema es poco diversificado y limitado en cuanto a su capacidad para reponerse de una alteracin. Bajo estas condiciones presentan gran dependencia e inestabilidad,
  96. 96. por lo que no perduran ms que un corto tiempo. Por ejemplo: un campo de cultivo, un acuario, un jardn, entre otros. Adems de los disturbios que tienen su origen en la naturaleza, la actividad irracional del hombre est alterando e incluso desapareciendo numerosos ecosistemas, al explotar inadecuadamente sus recursos, contaminar y afectar de manera irremediable los ciclos de materia, al flujo de energa, la diversidad de especies y las relaciones biolgicas que stas presentan.
  97. 97. En los ecosistemas exis