Introducción a la biología

La vida: definición y características

La Biología es la ciencia que se ocupa del estudio de la vida.

¿Qué es la vida?

Desde la perspectiva biológica, es el resultado de antiguos eventos por los cuales la materia sin vida (átomos y moléculas) se organizó para dar lugar a las primeras células vivas.

Por lo tanto los seres vivos funcionan como sistemas abiertos que almacenan y procesan información, realizan procesos metabólicos, son homeostáticos, están formados por una o más células y tienen la capacidad de autorreproducirse, entre otras.

Niveles de organización

El organismo es la unidad central de estudio en Biología, pero para entender a los organismos, los biólogos deben estudiar la vida en todos sus niveles de organización. Cada nivel de organización tiene propiedades, denominadas propiedades emergentes.

Los niveles de organización ecológica

Son estudiados por una ciencia llamada ECOLOGIA.

La biosfera, el nivel más alto, incluye todas las regiones de la corteza terrestre, de las aguas y de la atmosfera en la que existe vida.

El ecosistema, formado por la comunidad, su medio ambiente físico y las relaciones que se establecen entre ellos.

La comunidad, que es el conjunto de poblaciones (de diferentes especies) que habitan un ambiente común y que interactúan entre sí.

La población, que es el conjunto de individuos de la misma especie que se cruzan entre si y que conviven en el espacio y el tiempo.

Los niveles de organización biológica

1. Individuo multicelular (u organismo multicelular)2. Sistema de órganos3. Orgánico. 4. Tisular5. Celular6. Molecular7. Atómico

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Ecología

Concepto

La ecología es el estudio de las interacciones que los organismos establecen unos con otros y con su ambiente físico. “Como ciencia, intenta descubrir de qué manera los organismos afectan y son afectados por el ambiente físico y por otros seres vivos, y definir de qué manera estas interacciones determina los tipos y la cantidad de organismos que se encuentran en un lugar determinado y en un momento dado”.

Estructura y dinámica de las poblaciones

Propiedades de las poblaciones

Patrones de crecimiento de la población

La tasa de crecimiento de una población, es el incremento en el número de individuos en una unidad dada de tiempo por cada individuo presente.

En ausencia de inmigración neta (movimiento de otros individuos de la especie hacia la población desde cualquier otro sitio) o emigración neta (la salida de individuos de la población), el incremento es igual a la tasa de natalidad menos la tasa de mortalidad. Así, la tasa de incremento puede ser igual a cero, positiva o negativa.

Esta propiedad de una población es llamada su tasa de crecimiento per cápita y se simboliza con la letra r.

Crecimiento exponencial

Ecuación: dN / dt = r * N

r = es la tasa de crecimiento per cápita (que en ausencia de inmigración o emigración neta es igual a la tasa de natalidad menos la tasa de mortalidad).

N = es el número de individuos de la población en cualquier momento dado.

dN / dt = es la tasa de crecimiento de la población (el cambio del número de individuo a lo largo del tiempo).

Curva de crecimiento exponencial.

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Después de una fase de establecimiento inicial, la población se incrementa del mismo modo que una cuenta de ahorros con interés compuesto. Aunque la tasa de incremento per cápita permanece constante, la tasa de crecimiento de la población aumenta rápidamente a medida que se incrementa el número de individuos reproductores. El crecimiento exponencial es característico de poblaciones pequeñas con acceso a recursos abundantes.

Patrones de mortalidad

El patrón de mortalidad afecta el tamaño, la composición y la estructura estaría de una población (variables de muerte en diferentes edades).

Estructura de edades (etaria)

Proporciones de individuos de edades diferentes. Es un factor importante para predecir el crecimiento futuro de una población.

Densidad y disposición espacial

La densidad de una población es el número de individuos por unidad de área o de volumen.

La disposición espacial describe la ubicación espacial de los organismos:

Al azar: el espaciamiento entre los individuos es irregular y la presencia de un individuo no indica la probabilidad de encontrar a otro en la vecindad, ya que su localización no afecta de manera directa la ubicación de otros.Agrupado: los individuos se encuentran reunidos en manchones y la presencia de un individuo aumenta la probabilidad de encontrar a otro en la vecindad.Regular: los individuos están espaciados de manera uniforme dentro del área y la presencia de un individuo disminuye la probabilidad de encontrar a otro en la vecindad.

Los tres patrones básicos de distribución espacial observados en las poblaciones naturales son a) al azar, b)agrupado y c) regular.

Los círculos pueden representar individuos de la misma especie, poblaciones de la misma especie o poblaciones de especies diferentes.

Estrategias de vida

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Grupos de características coadaptadas que afectan la supervivencia reproductiva, estas características determinadas genéticamente y sujetas a la selección natural.

Se han descrito dos estrategias reproductivas básicas: las prodigas y las prudentes, denominadas r y K respectivamente.

La estrategia r consiste en la capacidad de producir un gran número de descendientes, aunque una proporción alta de ellos no logre sobrevivir.

La estrategia K consiste en la producción de un numero bajo de descendientes con una proporción alta de sobrevivientes.

Características de estrategias reproductivas alternativasProdiga (selección-r) Prudente (selección-k)Muchas crías Pocas críasCrías de tamaño pequeño Crías de tamaño grandeMaduración rápida Maduración lentaPoco o ningún cuidado de cría Cuidado de cría intenso

La población y su entorno

Nicho ecológico

Es un conjunto particular de variables bióticas y abióticas con los que interactúa cierta población.

Ej: el nicho referido a la alimentación o al sitio de cría de un ave.

Capacidad de carga

Es el número total de individuos de una población que el ambiente puede sustentar en ciertas condiciones particulares.

Esta capacidad depende de la cantidad de recursos, que a su vez puede variar en forma estacional debido a cambios en la demanda de la población o fluctuaciones en su abundancia, causadas por las condiciones ambientales.

La capacidad de carga depende de la cantidad de recursos:

Para animales: disponibilidad de alimento, acceso a sitios de refugio. Para plantas: disponibilidad de agua o de nutrientes, acceso a la luz solar.

Modelo logístico

Ecuación: dtN = r * N * [(K-N)/K]

K= representa la capacidad de la carga.

Curva de crecimiento logístico.

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Uno de los patrones de crecimiento más simples observados en las poblaciones naturales se conoce como crecimiento logístico y se representa con una curva sigmoide, o en forma de S. Como ocurre con el crecimiento exponencial, hay una fase de establecimiento inicial en que el crecimiento de la población es relativamente lento (1), seguido de una fase de aceleración rápida (2). Luego, a medida que la población se aproxima a la capacidad de carga del ambiente, la tasa de crecimiento se hace más lenta (3 y 4) y finalmente se estabiliza (5), aunque puede haber fluctuaciones alrededor de la capacidad de carga.

Competencia entre individuos

Los individuos de una misma población tienen requerimientos similares. Esto da lugar a la competencia intraespecífica, la cual puede verse afectada por el patrón de disposición espacial.

Por ejemplo, en las infestaciones por polillas Lymantria del roble, que son plagas habituales del noreste de los Estados Unidos, la población de polillas crece demasiado rápido y agota su fuente de alimento antes de que las orugas completen la metamorfosis y alcancen las etapas reproductivas.

La competencia intraespecífica conduce a la muerte masiva de la gran mayoría de los individuos inmaduros, de modo que aquellas que logran llegar a la adultez y reproducirse no son necesariamente lo más aptos, sino aquellos pocos que lograron sobrevivir por circunstancias principalmente azarosas.

Dispersión y migración

En muchos casos los organismos “se mueven” desde su lugar de nacimiento hacia otros territorios, con los que cambia su distribución geográfica y su disposición espacial.

La dispersión es el alejamiento de algunos individuos respecto de otros (generalmente de sus progenitores y hermanos).

Puede involucrar movimientos activos como búsqueda de alimento o refugio (Ej: caminatas, natación, vuelo, etc.) o puede involucrar movimientos pasivos como arrastre por el viento o el agua (Ej: plantas invadiendo nuevos hábitats ya sea arrastradas por el viento o por agua).

La migración es el movimiento masivo de los organismos de una especie, desde una localidad a otra.

“La diferencia primaria entre ambos fenómenos es que la migración es un movimiento conjunto es una misma dirección, mientras la dispersión es un movimiento conjunto en distintas direcciones”.

Interacciones entre poblaciones

En la competencia ambas poblaciones se perjudican, en la depredación o parasitismo una es perjudicada y la otra beneficiada, el mutualismo cosiste en el beneficio reciproco y el comensalismo en el beneficio de solo una de las poblaciones involucradas, mientras que para la otra, la relación es neutral: no obtiene beneficio ni es perjudicada.

Competencia

Cuando distintos organismos utilizan el mismo recurso que se encuentran en cantidad limitada, el resultado es la competencia.

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Puede ocurrir entre individuos de una misma especie (competencia intraespecífica). Se puede expresar como una lucha abierta (competencia interferencia) o puede ocurrir en ausencia de una interacción directa (competencia por explotación).

Ej: cuando dos especies consumen un mismo alimento en diferente momento del día.

Depredación

“Interacciones entre depredador-presas”. Las interacciones entre los depredadores y sus presas son muy diversas. Incluyen la ingestión total o parcial de plantas por animales y de animales por animales, y la digestión de pequeños animales por plantas carnívoros o por hongos, y la reducción del crecimiento, la fecundidad o la supervivencia de la presa por parásitos y patógenos.

En el caso de poblaciones de depredadores y presas, no siempre una mayor depredación será beneficiosa para la población de depredadores, ni más perjudicial para la población de presas. El depredador y la presa coevolucionan.

Parasitismo

El parasitismo se puede considerar como una forma especial de depredación, en la que el depredador es considerablemente más pequeño que la presa. El parasito es un depredador que se alimenta de parte de sus presas, suele hacerlo sobre pocos individuos a lo largo de su vida y suele no matarlos a corto plazo.

Mutualismo

Se llama mutualismo a una relación entre dos especies que resulta beneficiosa para ambas. El mutualismo suele ser temporal y no obligatorio. Un caso particular de mutualismo es la simbiosis, en la que se establecen relaciones intimas y estables entre las especies involucradas.

Estorninos boyeros sobre su hospedador.

Los estorninos boyeros, viven de las garrapatas que quitan de sus hospedadores. La mayor parte de las actividades de estos pájaros, incluidas el cortejo y el apareamiento, se llevan a cabo en el lomo de su hospedador.

Comensalismo

Una relación beneficiosa para una especie pero no beneficia ni daña a la otra.

Ej: pez rémora y tiburón, anélidos y cangrejos.

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Efectos de la interacción entre poblaciones en la comunidad

Principio de exclusión competitiva

En 1934, el biólogo ruso Georgyi F. Gause (1910-1986) propuso que si dos especies compiten por un mismo recurso limitado, una de ellas será más eficiente en la utilización o el control del recurso y finalmente eliminará a la otra especie.

Diferenciación de nichos

El concepto de nicho ecológico llevo a una conclusión importante: “cuando especies similares coexisten, sus nichos son diferentes”.

En 1958, el ecólogo canadiense-estadounidense Robert H. MacArthur (1930-1972) condujo un estudio que se transformó en clásico.

“En un bosque de Nueva Inglaterra (en el NE de los Estados Unidos), donde coexistan cinco especies muy emparentadas de pájaros gorjeadores, todos del mismo tamaño y de hábitos insectívoros, MacArthur observo y registro pacientemente en que sitios de los árboles se alimentaban las distintas especies.

Encontró que cada especie se alimentaba en zonas ubicadas a alturas diferentes del árbol. Concluyo entonces que estas especies podían coexistir porque explotaban recursos ligeramente diferentes.

Las zonas de alimentación de cinco especies de gorjeadores norteamericanos en un abeto.

Las áreas coloreadas en el árbol indican en qué lugar cada especie pasa al menos, la mitad de su tiempo de alimentación. Esta distribución de recursos permite que las cinco especies coexistan y se alimentan en los mismos árboles.

El nicho real y nicho fundamental

Nicho fundamental es el que ocupa un organismo en ausencia de interacciones con competidores.

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Nicho real es la porción del nicho fundamental efectivamente ocupada. Esta porción determinada por factores físicos como por las interacciones con organismos de otras poblaciones similares.

Ecosistemas

Los ecosistemas son las unidades del mundo natural. Los ecosistemas son el punto de unión e intersección de lo vivo con lo no vivo.

Los complejos sistemas ecológicos

Un ecosistema, o sistema ecológico, es una unidad organizada en el espacio y el tiempo, formada por componentes bióticos y abióticos interrelacionados, a través de los cuales fluye la energía y circula la materia.

Los ecosistemas se pueden se pueden estudiar desde dos enfoques complementarios. Uno de ellos se centra en los procesos ecológicos, es decir las relaciones interpoblacionales y en los cambios cuantitativos que afectan a los individuos, las poblaciones y las comunidades que los integran, tanto de animales y plantas.

El otro enfoque, presume que estas interacciones existen y que tienen dos consecuencias:

a) El flujo unidireccional de energía a través de organismos autótrofos (habitualmente fotosintéticos) hacia organismos heterótrofos que se alimentan de autótrofos o de otros heterótrofos.

b) El proceso de reciclado de materiales que se mueven desde el medio abiótico, pasan a traces de los cuerpos de los organismos vivos y regresan al medio abiótico. Este reciclado depende fuertemente de los descomponedores, organismos que degradan la materia orgánica y generan compuestos inorgánicos.

La energía y su flujo en los ecosistemas

Los conjuntos de organismos que comen y son comidos (consumidores depredadores, herbívoros y descomponedores y plantas) ocupan cada uno un piso de la pirámide, las plantas siempre en la base, los herbívoros sobre estas y los carnívoros a tope.

Como predice la segunda ley de la termodinámica, no tiene una eficiencia del 100%, ya que parte de la energía transferida se disipa, de modo que los animales disponen de una cantidad menor de energía que las plantas.

La energía solar y la atmosfera

La vida en la Tierra depende de la energía del Sol. Sin embargo, en su paso por la atmosfera, la energía solar se disipa debido a diferentes procesos físicos, de modo que solo una fracción alcanza la superficie terrestre queda a disposición de los organismos vivos.

La atmosfera puede dividirse en cuatro atmósfera:

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Las cuatro divisiones principales de la atmósfera.

En promedio, del 100% de la energía solar que penetra en la atmósfera, alrededor del 50% no llega a la superficie terrestre.

En la capa de ozono, en cambio, se produce la absorción de las radiaciones ultravioletas.

Una parte de la radiación que alcanza la superficie terrestre es reflejada y otra es absorbida. La energía llega a los océanos calienta la superficie y produce la evaporación de una gran masa de agua. El vapor de agua, el dióxido de carbono y ciertos compuestos nitrogenados absorben en forma directa la radiación infrarroja que llega a la Tierra. Este fenómeno retiene el calor en la atmosfera y la superficie terrestre se calienta.

La fijación de la energía y los niveles tróficos

De la energía solar que alcanza la superficie de la Tierra, una fracción muy pequeña-alrededor del 0,1%- es aprovechada por los sistemas vivos.

Una vez fijada la energía solar por las plantas, su paso de un organismo a otro ocurre a través de la alimentación. Un organismo es comido por otro, este por un tercero y así sucesivamente en una serie de niveles alimentarios o niveles tróficos que forman cadenas. Al pasar de un nivel a otro, la energía se va disipando. Esto limita la longitud de las cadenas, que no suelen tener más de cinco niveles.

Primer nivel trófico: los productores

El primer nivel trófico de una trama alimentaria siempre está ocupado por un productor primario o autótrofo, que puede ser quimiosintético o fotosintético. En el medio terrestre, los productores primarios son las plantas, en los ecosistemas acuáticos, las algas.

El 99% de toda la materia orgánica del mundo vivo está constituido por plantas y algas y aproximadamente el 1% está constituido por los heterótrofos.

El termino biomasa expresa el peso seco total de todos los organismos en un momento dado y en una superficie definida. La productividad bruta es una

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medida de la tasa de asimilación de energía en un nivel trófico determinado. La productiva neta es la productividad bruta menos la materia orgánica consumidas para todas las actividades metabólicas de los organismos involucrados en este nivel trófico. La productividad neta es una medida de la tasa a la cual los organismos almacenan energía, que luego podrá ser capturada por los organismos del siguiente nivel trófico.

En los ecosistemas terrestres, los principales factores que influyen, los principales factores que influyen en la productividad son la intensidad y la duración de la luz solar, la temperatura y la precipitación. En los ecosistemas acuáticos, la disponibilidad de elementos minerales esenciales suele ser el principal factor limitante.

Niveles de consumidores

La energía ingresa en el mundo animal a través de los herbívoros, animales que comen plantas o algas, llamados consumidores primarios.

Una proporción alta de la energía química del alimento digerido por este grupo de animales participa en el mantenimiento de sus procesos metabólicos e impulsa sus actividades cotidianas: la búsqueda de alimento, su ingestión y digestión, el apareamiento y el cuidado de la progenie, la huida de depredadores, etc.

A nivel del ecosistema, el incremento en la biomasa animal –que es la suma del incremento en peso de cada animal más el peso de la nueva progenie- representa la energía disponible para el siguiente nivel trófico. Este nivel, el de los consumidores secundarios, está constituido por los carnívoros, animales que comen a otros animales.

Los saprófagos

La descomposición de la materia orgánica incluye dos procesos, la humificación y la mineralización. El primero lleva a la formación de humus, tierra fértil y oscura que proviene del proceso de descomposición de restos animales y vegetales. El proceso de mineralización conduce a la descomposición total de la materia orgánica en elementos inorgánicos esenciales para las plantas.

Los saprófagos son organismos heterótrofos que participan en el proceso de descomposición. Se clasifican en detritívoros y en descomponedores.

Los detritívoros son animales que procesan la materia orgánica y la fragmentan a través de procesos físicos (al desgarrar y fraccionar las presas) y químicos (durante el proceso digestivo).

Los descomponedores son bacterias y hongos que transforman la materia orgánica en inorgánica mediante los procesos químicos.

Eficiencia ecológica

La eficiencia ecológica es la capacidad relativa de los componentes bióticos de un ecosistema determinado para explotar sus recursos alimentarios y convertidos en biomasa.

Eficiencia de la transferencia energética

En general, solo un 10% de la energía almacenada en una planta se convierte en biomasa animal en el herbívoro que se alimenta de esa planta. En cada nivel sucesivo se encuentra una relación semejante.

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Aunque la carne es una fuente más concentrada de calorías y de nutrientes que el material vegetal, los carnívoros habitualmente deben gastar más energía en la búsqueda de su alimento que los herbívoros.

Como vimos, una forma de expresar el flujo de energía y sus pérdidas entre los niveles tróficos es a través de las pirámides de números y en forma más ajustada, atreves de pirámides de biomasa (que expresan la biomasa en peso por unidad de área). También es posible construir pirámides de flujo de energía que expresan el comportamiento de este parámetro en unidades de energía por unidad de área y de tiempo.

El estudio de flujo de energía en ecosistemas confirma que, conforme a las predicciones de la segunda ley de la termodinámica, la cantidad de niveles tróficos está limitada por la pérdida de eslabones sucesivos. Sin embargo, no es posible hacer un modelo predictivo de los componentes de un ecosistema solo sobre la base de este principio físico debido a que resultaría extremadamente simplista frente a la complejidad y multiplicidad de los procesos que ocurren en los ecosistemas. Los organismos gastan mucha más energía en capturar alimento en comparación con lo esperado por una simple transformación física. Más aun la selección natural contribuye a modelar una batería de adaptaciones que permiten a los animales evitar ser atrapados fácilmente por depredadores, tales como la velocidad en la huida o el mimetismo, o aquellas que protegen a las plantas de ser depredadas en exceso por los herbívoros (presencia de espinas, sustancias químicas toxicas). Estas adaptaciones involucran gastos energéticos adicionales.

Pirámides numéricas.

Pirámides numéricas para a) un ecosistema de pradera graminosa en la que el número de productores primarios (gramíneas) es grande y b) un bosque templado en el que un solo productor primario, un árbol, puede soportar a un número grande de herbívoros.

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Los ciclos biogeoquímicos

El carbono ingresa en el ecosistema como gas a través de la fotosíntesis y es transformado a lo largo de las cadenas tróficas en compuestos solidos de carbono reducido. El oxígeno es incorporado en forma gaseosa, a través de la respiración de todos los organismos, y liberado nuevamente durante la fotosíntesis. La mayor parte de los elementos se encuentran disueltos en el agua en forma de iones.

El nitrógeno ingresa en el ecosistema como un gas, gracias a la actividad metabólica de las bacterias fijadoras. Luego regresa a la atmosfera, también en estado gaseoso, durante el proceso de desvitrificación. Su movimiento dentro del ecosistema se produce en solución como ion amonio.

Los compuestos orgánicos son degradados como consecuencia de la actividad metabólica de los organismos descomponedores y quedan disponibles en el suelo o el agua. Luego son incorporados a los tejidos de los productores primarios, pasan a los consumidores y a los detritívoros y los descomponedores vuelven a degradarlos. Estos ciclos de la materia se denominan biogeoquímicos.

El ciclo del agua

El agua, vehículo de transporte de minerales disueltos y de partículas más complejas, condiciona la velocidad y las características de procesos clave en el ciclo del carbono y del nitrógeno. También regla indirectamente sus propias características oxidorreductoras. De esta manera, modifica el balance de las poblaciones de microorganismos y el tipo de procesos ecológicos que predominan.

El agua ingresa en los ecosistemas desde la atmosfera, por las precipitaciones y vuelve a ella por evaporación de las superficies o por evapotranspiración desde los componentes bióticos de los ecosistemas terrestres. En los ecosistemas, parte del agua se infiltra en el suelo y el excedente se escurre por la superficie. Una parte del agua que se infiltra es retenida por las partículas del suelo y el exceso se infiltra hacia las capas más profundas de la litosfera, donde alimenta a los acuíferos subterráneos.

El ciclo del agua.

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Ciclos gaseosos y ciclos sedimentarios

Hay dos tipos de ciclos de la materia: los gaseosos y los sedimentarios. En los ciclos gaseosos, la mayor reserva y fuente de elementos se encuentra en forma de gas atmosférico (es el caso del carbono, el nitrógeno, el hidrogeno y el oxígeno). En los ciclos sedimentarios, los factores ambientales (gotas de agua, viento, rayos solares, hielo, etc.) extraen los elementos de las rocas y el agua los transporta en solución (es el caso del fosforo, el calcio, el potasio y el magnesio).

El ciclo del nitrógeno

El nitrógeno constituye hasta el 78% de los gases del aire, pero la mayor parte de los seres vivos no pueden utilizar el nitrógeno atmosférico y dependen del nitrógeno presente en los minerales del suelo para elaborar compuestos orgánicos nitrogenados como los aminoácidos.

La amonificación es el uso del nitrógeno gaseoso para sintetizar proteínas. En este proceso, el exceso de nitrógeno se libera en forma de amoniaco o ion amonio. Solo algunas especies de bacterias, algas azules y hongos actinomicetos pueden hacerlo.

La nitrificación es la conversión de amoniaco, o el ion amonio, en nitrito, realizada por bacterias del suelo. Otras bacterias oxidan el nitrito a nitrato, forma en que ingresa en las raíces de la mayoría de las plantas.

En las células vegetales, el nitrato se reduce a amonio, proceso conocido como asimilación. Los iones de amonio se transfieren a sustancias que contienen carbono y producen aminoácidos y otros compuestos orgánicos nitrogenados.

La mayor parte del nitrógeno que se encuentra en el suelo es producto de la descomposición de materiales orgánicos (proteínas, aminoácidos) por parte de hongos y bacterias.

La desnitrificación o pérdida de nitratos del suelo, se debe a la acción de ciertas bacterias del suelo incendios, cosechas, erosión o la acción de agua infiltrada.

El ciclo del fósforo

El fósforo presente en los ecosistemas proviene de las rocas fosfatadas que se desintegran y desgastan lentamente y liberan el mineral, que se convierte en una sal en solución en el agua. Las plantas terrestres la absorben como ion fosfato a través de las raíces, circula por la cadena trófica y vuelve al suelo por el trabajo de los descomponedores.

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El ciclo del fósforo.

El ciclo del carbono

Los sistemas vivos incorporan por fotosíntesis el dióxido de carbono de la atmosfera en compuestos orgánicos. Estos compuestos se degradan nuevamente por la respiración en dióxido de carbono y agua. Estos procesos, considerados a escala mundial, dan como resultado el ciclo del carbono.

Los principales fotosintetizadores de este ciclo son las plantas y el fitoplancton, formado principalmente por algas marinas. Ellos sintetizan carbohidratos a partir de dióxido de carbono y agua y liberan oxígeno en la atmosfera. Aproximadamente 100 mil millones de toneladas métricas de carbono por año son fijados en compuestos de carbono por fotosíntesis.

Parte de los carbohidratos son utilizados por los animales que se alimentan de plantas vivas, de algas y de otros animales, liberando dióxido de carbono.

Una cantidad enorme de carbono se encuentra contenida en los cuerpos muertos de las plantas y de otros organismos.

Otro depósito de carbono aún más grande, yace debajo de la superficie terrestre, en forma de carbón y petróleo.

La concentración de elementos

La bioacumulación es un efecto de concentración de determinadas sustancias en los seres vivos. Al pasar de un organismo a otro, algunas sustancias que forman parte de ciclos biogeoquímicos alcanzarías concentraciones altas a medida que se aproximan a la cima de la cadena alimentaria.

La hipótesis Gaia

James Lovelock propuso que la Tierra es un sistema único e integrado, un gran superorganismo al que llamo Gaia. El fundamento de esta idea es que la vida

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terrestre es un sistema autoorganizado que mantiene activamente una entropía baja impulsado por la energía libre proporcionada por el Sol. La biosfera actuaría como un sistema de control que mantiene estable la temperatura y la compensación de la superficie del planeta. Una vez establecida, la vida se extendió por toda la superficie del planeta y permanecerá hasta que ocurra un cambio cósmico trascendental o la fuente original de energía se acabe.

La biosfera

“Podemos decir que la biosfera es la parte de la Tierra donde se encuentran los seres vivos. En ecología, la biosfera es el sistema formado por el conjunto de los seres vivos propios del planeta Tierra junto con el medio físico que los rodea y que ellos contribuyen a conformar.”

Cuando se amplía el análisis de las interacciones entre lo vivo y no lo vivo a la escala planetaria o global se habla de la biosfera, una delgada película que cubre la superficie de nuestro planeta. La biosfera incluye las aguas superficiales y las profundidades de los océanos; es muy irregular y su profundidad y densidad son variables.

La vida en tierra firme

A escala planetaria, las comunidades bióticas no están distribuidas en forma arbitraria: ciertos factores físicos como los patrones de temperatura y de precipitaciones definen fuertemente sus características y distribución en el mundo. Los patrones climáticos están influidos por la latitud y la altura, la indicación del eje de la Tierra, los vientos predominantes, las principales corrientes oceánicas, la estructura de los continentes y la orografía. En una escala de mayor detalle de paisaje (escala local), otros factores como el tipo del suelo, la posición topográfica o las condiciones del drenaje del agua también condicionan la presencia de plantas y animales.

Concepto de bioma

Un bioma es una categoría a escala planetaria o regional que agrupa a comunidades que presentan una estructura y una organización semejantes. También son similares las criaturas que los habitan, a pesar de que sus linajes no están estrechamente emparentados. La forma vegetal dominante imprime a los biomas sus rasgos distintivos. Los biomas incluyen tanto a la vida vegetal como animal, aunque se reconocen y clasifican por su formación vegetal predominante (selvas, bosques deciduos, bosques perennes, sabanas, praderas). Dentro de cada bioma se reconocen distintos tipos de vegetación (bosques, pastos, lianas, arbustos).

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Formas de vida vegetal en las distintas regiones de la biosfera.

Bosques y selvas

Dentro de este tipo de biomas pueden identificarse seis formaciones vegetales principales: pluviselvas tropicales, bosques monzónicos, bosque subtropical perenne, bosque deciduo templado, bosque de coníferas y bosque esclerófilo.

Bosque deciduo templado

Están ubicados en todo el hemisferio norte, y en el hemisferio sur se encuentran en una pequeña porción de Australia y en América del sur.

Los arboles varían de una región a la otra y tienen asociada una abundante vida animal.

Los suelos tienen una capa superior rica en materia orgánica. En estos suelos es muy importante los procesos de humificación que proporcionan una gran fertilidad al suelo.

Bosques de coníferas

La mayoría de las coníferas son plantas siempre verdes con hojas chicas y compactas.

Incluyen:

Bosque boreal de abetos rojos (Taiga)

Clima subártico y frío continental. Buena disponibilidad de agua. Los suelos son ácidos y presentan una cubierta de materia orgánica con

poco grado de descomposición debido a las bajas temperaturas.

Bosques alpinos

Bosques mixtos de la costa de oeste

Se encuentran zonas litorales de Chile y California, y los bosques de Araucaria de la Argentina, Chile y Nueva Zelanda.

En los bosques araucarias:

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Los veranos son secos y de precipitación concentrada en invierno en forma de nieve.

Se encuentran diversas especies de fauna y flora amenazadas por la extinción.

Bosque esclerófilo o matorral mediterráneo

Las regiones con inviernos suaves y lluviosos y con veranos largos y secos están denominados por arboles pequeños o, con más frecuencia por arbustos espinosos de hojas anchas, gruesas y persistentes.

En verano se produce un fuerte déficit hídrico. En invierno, en cambio, es la estación de crecimiento.

Selvas tropicales

En la zona ecuatorial se encuentran la mayoría de las selvas tropicales del mundo.

Juntos con los arrecifes de coral son las comunidades más complejas y más ricas en especies que existen.

Elevada biodiversidad planetaria. Intensas lluvias y altas temperaturas. La materia orgánica que cae al suele rápidamente es mineralizada (no se

forma humus). Las selvas son bosques siempre verdes, en los que abundan las especies

de hojas anchas. Alrededor del 70 % de todas las especies vegetales son árboles.

La selva lluviosa tropical:

Umbral mínimo de 10 cm de lluvia mensual. Ausencia total de heladas.

Sabanas

Las sabanas son praderas cubiertas de gramíneas, con árboles o manchones de árboles dispersos. La transición de bosque abierto a sabana es gradual y está determinada por la duración y la intensidad de la estación seca. Este es un bioma asociado con climas tropicales fuertemente estacionales de África y América del Sur, con un acentuado déficit hídrico que impide el desarrollo de un bosque. El equilibrio entre las plantas leñosas y las gramíneas es delicado y depende de la disponibilidad de agua. En general, los suelos de las sabanas tienen un horizonte rico en humus, cuyo espesor depende de la intensidad de la estación seca.

Los pastizales: praderas y estepas

Las praderas y las estepas graminosas constituyen el bioma de los pastizales. Su principal característica es la abundancia de pastos. En las praderas, el crecimiento está limitado por una estación fría y un régimen de lluvias estacional. Los pastos son altos y están acompañados por especies herbáceas anuales de hoja ancha. La ausencia de árboles es total. Las praderas se asocian con climas templados continentales subhúmedos y subtropicales húmedos. En las estepas, el frio y el déficit hídrico en una estación restringen el crecimiento de las especies vegetales. Los pastos son cortos y se distribuyen en matas. La presencia de árboles bajos y arbustos dispersos es frecuente. Se asocian con climas semiáridos de latitudes medias. El desarrollo óptimo de los suelos, junto con un particular régimen de lluvias, determina que los pastizales se encuentren entre los biomas más fértiles del mundo. La actividad económica los ha transformado profundamente y, en

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general, solo se encuentran pastizales nativos en áreas marginales a la presencia humana.

La tundra

Es un bioma característico de regiones con inviernos muy prolongados y extremadamente fríos. Esta denominada por plantas herbáceas pequeñas, representadas por pastos y juncos y una alfombra de musgos y líquenes. El suelo permanece congelado todo el año, excepto durante un breve periodo en verano, en el que solo se descongela una delgada capa superficial. El agua de deshielo no alcanza a penetrar el suelo y anega grandes superficies. Las plantas cumplen su ciclo de vida durante el corto verano.

Desiertos y semidesiertos

Los desiertos y los semidesiertos son áreas con un gran déficit de agua. En los desiertos, la precipitación anual es de menos de 250 mm, en los semidesiertos, las precipitaciones se encuentran entre los 250 y los 400mm anuales. Las zonas áridas pueden ser cálidas o frías y presentan una gran amplitud térmica diaria. Son ricas en términos de biodiversidad y sus habitantes presentan adaptaciones morfológicos, funcionales o fisiológicas muy eficientes que les permiten compensar la escasez de agua. Los suelos de los desiertos están muy poco desarrollados debido a la falta de agua, que limita la producción y la descomposición de la biomasa. Sus características físicas y químicas están dadas por la calidad de la roca madre subyacente.

La vida en las aguas

Los océanos y las aguas continentales cubren el 70 % de la superficie terrestre.

En los ambientes acuáticos, la influencia del clima es atenuada por la capacidad moderadora del agua. Se clasifican en ambientes de aguas continentales y marinas. Las aguas superficiales (ríos, lagos, lagunas) y subterráneas de tierra firme son ambientes continentales, los océanos y los litorales son ambientes marinos.

Ambientes de aguas continentales

Las aguas continentales abarcan las aguas de superficie y los acuíferos subterráneos que por lo general se alimentan de la infiltración de las precipitaciones. A su vez, las aguas superficiales pueden ser aguas corrientes como ríos, arroyos, canales y manantiales (llamadas ambientales lóticos), o aguas quietas (llamadas ambientales lénticos), como lagos, lagunas y cuerpos de agua artificiales.

Las aguas corrientes

Las aguas corrientes se alimentan principalmente de las precipitaciones, en forma directa o indirecta por escurrimiento superficial. Los cursos de agua constituyen sistemas de drenaje que alimentan cuencas de tamaño muy variable. Cada tramo de una red de drenaje tiene características ecológicas particulares que proporcionan condiciones de hábitat diferentes para la biota. El placton no llega a formar poblaciones densas debidas al constante fluir de las aguas. El sistema terrestre circundante aporta gran cantidad de materia orgánica, constituida por hojarasca o animales muertos, que son presa de los organismos descomponedores.

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Los lagos y las lagunas

Las aguas y las lagunas constituyen sistemas relativamente cerrados y delimitados, con entradas y salidas de materia bien definidas. Los productores primarios están representados por el fitoplancton; los niveles intermedios de las cadenas tróficas corresponden al zooplancton y a los peces. En los lagos profundos, la zona iluminada y con mayor actividad fotosintética está separada de la zona más fría por una termoclina o limite brusco. Este fenómeno, que se debe al calentamiento superficial de las aguas, limita la productividad de estos ecosistemas en forma estacional. Solo animales de movimiento independiente atraviesan la barrera. En otoño e invierno, al enfriarse la superficie del lago, las capas de agua más profundas ascienden y producen turbulencias. En los lagos y las lagunas poco profundos, este fenómeno no ocurre y el agua circula libremente.

Ambientes marinos

La productividad total de los ambientes de alta mar es baja. Los nutrientes se depositan en el fondo oceánico y no están disponibles para los organismos fotosintéticos, ubicados en la zona superficial. En las aguas abiertas, el fitoplancton es el único productor. En los fondos de los ambientes costeros crecen además grandes algas. Entre estos ambientes se encuentran los estuarios, en los que se mezclan el agua marina y el agua dulce de origen continental.

Los humedales

Los humedales son áreas que permanecen en condiciones de inundación somera o con su suelo saturado de agua durante largos periodos. Comprenden a los mallines, las turberas, las lagunas estacionales, las salinas de las zonas áridas, vastos sectores costeros marinos y estuariales, los pastizales inundables, los bosques fluviales, los bañados, los esteros y las cañadas. En estos ambientes, la oferta de nutrientes y los organismos fotosintéticos no se encuentran separados como en los sistemas acuáticos. El régimen hidrológico es el principal factor regulador de la distribución y la permanencia de la biota. Lo suelos reflejan la dinámica hidrológica local. La flora y la fauna presentan adaptaciones relacionadas con las condiciones de inundación o con la alternancia de periodos de exceso y déficit hídricos.

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