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Bases de la ecología
El estudiante:
• Argumentarálaimportanciadel campodeestudiode laecología, apartirdel análisisdelaestructuradelambiente,laspropiedadesdelaspobla-cionesycomunidades,ladi-námicadelosecosistemasy labiosfera, infiriendoelimpacto y las repercusio-nes en la estabilidad eco-lógica,conunaactitudderespetoycompromisoconsuentorno.
INTRODUCCIÓN
Enestaprimeraunidadseabordaránlasbasesdelaecología,iniciandosurela-ciónconotrasciencias, suambientevistodesde suscomponentesabióticosybióticos,tambiénelestudiodelaspropiedadesgeneralesdelaspoblacionesyco-munidades,asícomolaimportanciadelosciclosbiogeoquímicoseneldesarrollodelosecosistemas,concluyendoenlabiosferacomountodo.
11BASES DE LA ECOLOGÍA
1.1 DEFINICIÓN DE ECOLOGÍA
Enlosúltimostreintaañoselhombrehadadounavueltasobresímismo,yaldarunvistazohaciaelcaminorecorridocomoespecie,haobservadoquesuandarhadejadoysiguehaciendounaesteladedestrucciónymuerteenelentornoenquehabita.
Losavancestecnológicosycientíficoshanimpactadonegativamenteengranmedidanuestromedioquesólonecesitamosabrirnuestrasventanasparaverlo,porejemplo,enlosrecientescambiosenelclima.¿Quépodemoshacercomosersocialparaevitarestoscambiosenelambiente,oalmenosquéestrategiashemosdesarrolladoparaamortiguarlosensuefectosobretodoaquelloquenospermitemantenernosvivoscomosersocial?
Esteproblemaenrealidadnoesreciente;sehamanifestadodesdehacevariossiglos,esmás,podemosdecirquelospueblosprimitivosconocíanlainterdependenciaquesedabaentrelosorganismosvivosysuentorno,comolodemuestranlosestudiosetnológicosdelasvivenciasmágicasdeestospueblossobreelcosmos.
Es importante reconocer el trabajo realizadopor los naturalistas en la estructuraciónde laecología,unclaroejemplodeestoeseltrabajodelgriegoAristótelesaquienalgunosautoresconsiderancomoelprincipalprecursordelamisma,yqueensulibroHistoria de los animales,proporcionainformaciónbásicasobreaspectosdeestaciencia.
EnAmérica,esmuyreconocidoelsentimientodeapegoypertenenciaalanaturaleza,comolomuestralacartadeljefeSeattleen1854alentoncespresidentedelosEstadosUnidosdeNorteamérica,FranklinPierce, cuandoéstedeseabacomprarlegranpartede las tierrasa latribuindiaofreciéndoleacambiolaconcesióndeotra“reserva”;elresultadofueunacatástrofesocial,económicayecológicaenloshabitantesdedichatribu.
EnMéxico,losaztecasymayastambiéndesarrollaronunaculturaderespetoalanaturaleza,comolomuestralaconservacióndelosjardinesdelemperadorNetzahualcóyotl,creandoconestolosprimerosjardines botánicosdetodaLatinoamérica.
Esimportanteseñalarque,ademásdelaconservacióndesitiosnaturales,losxochimilcasge-nerarontecnologíademanejoderecursos,medianteelestablecimientodeestructurasdepro-ducciónalimentariadenominadaschinampas,técnicaqueposteriormentefuecopiadaporlosaztecas,resolviendoasísuproblemaalimentario,entreotros,yaquetambiénlasusabanparaconstruirsusviviendas.
I. Enunalluviadeideascontuscompañeros,examinaelentornodondevivesyexpresatodoaquelloqueconsiderasimportanteencuantoacambiosfísicos;anótalosenunalistaenelpizarrónycomén-talosenclase.
II. BuscalacartaqueeljefeSeattleledirigeen1854alpresidentedelosEstadosUnidosdeNorteaméricayrealizaunresumenanotandolos10puntosprincipales;coméntalocontuscompañerosenclase.
Aristóteles propuso la pri-mera teoría del origen delavidallamadaGeneraciónespontánea.
Jardín botánico. Terrenodestinadoalcultivodeflo-resyplantasdemuydiver-sas especies con el fin derealizarestudiosbotánicos.
Chinampa. Pequeña ex-tensión de tierra rodeadaporcanalesenlagunasdelaciudaddeMéxico,dondesecultivaba y cultivan actual-mentefloresyverduras.
12 UNIDAD I
III.Investigaquéotrastecnologíascrearonlospueblosprehispánicos,haciendoénfasisenlosolmecas,totonacosyzapotecas,antiguoshabitantesdelestadodeVeracruz.Elaboraunensayoypreséntaloenclase.
Enlossiglosxviiyxviii,seconsolidalahistorianaturallacualem-piezaatransformarsedecienciadescriptivaalacienciamodernaqueactualmenteconocemoscontrabajoscomoeldeReaumurenelcam-podelatemperaturayotrascontribucionesalconocimientodelasrela-cionesentrelavidavegetalyanimalconlosfactoresabióticos;tambiénrecordemosqueenesetiemposerealizarondiversosviajescientíficosquepermitieronampliarelconocimientodelospaisajesgeográficosdeloscontinentes,comoeselcasodeAlexandervonHumboldtquienviajódurante5añosportierrasdeAméricaLatinayensustextosproponelaexistenciadeunarelaciónentrelavegetaciónyelcli-maquellamó“Geografíadelasplantas”(Essai sur la géographie des plantes,en1805).
Diversostrabajosdelosprecursoresdelevolucionismopermi-tieronconocerquenoexistíaunapredeterminaciónenlagranvariedaddeespeciessinoqueéstase lograbaconunaseriedeadaptacionesalentorno.LaspropuestasevolucionistasdeEras-mus Darwin, fueron desarrolladas por su nieto e influyerondurantetodoelsigloxixyxx,ycontinúanhaciéndolosonele-mentosquedeben tenerseencuenta al considerar elorigenydesarrollodelaecología;lasdisputasentreevolucionistasycrea-cionistasfuerontambiénfactoresimportantesparaeldesarrollode lacienciayobligóa loscientíficosa sermásobservadoresparatenerelementossuficientesqueapoyaransusteorías.
DadoloanteriordebemosconsideraracientíficoscomoGeorgesCuvier,Jean-BaptistedeMo-netyRichardOwen,quienescontribuyeronalconocimientocientíficoquepermitióllegaraloqueseconoceahoracomoecología.
AlgunasconsideracionesyhallazgosderelevanciafueronlasobtenidasporCharlesDarwin(1809-1882)quienviajóenelbarcoinglésBeagle,en1837yrealizandoobservacio-nesdelospuntosdondehizoelrecorrido,pudocompararladistribucióndeespeciesenAméricadelSuryEuropa,y tambiénrealizó importantesestudiosde lafloray fau-nadelasislasGalápagos,loscualesfuerondecisivosparalaelaboracióndesuteoríadelaevolucióndelasespecies.Graciasasusestudiospudoaseverarquelospinzonessufrenadaptaciones.
Figura 1.1RutadelosviajesdeHumboldt.
Figura 1.2CharlesDarwin.
Figura 1.3IslaGalápagos,ubicadaenelsurdeAmérica.
13BASES DE LA ECOLOGÍA
En el sigloxixHernstHaeckel (1834-1919), consideradobiólogo y zoólogo, estableció loscriteriosbásicosquepermitieronelsurgimientodelaecología.En1869propusolacreacióndeuntérminoespecialquepermitiríadefinirlasrelacionesentrelosseresvivosysushábitatsesdecir,determinarelentornodeunaespecie.
AHaeckellegustabamuchoformarvocablos,detalformaquederivódelapalabraeconomíaunvocabloquepudierasignificaralgoparecidoa“economíadelanaturaleza”ylallamóecología.
Aunqueensíeltérminoecologíanoexisteenningúndiccionario,engriego,lapalabrayelcon-ceptocomotalessurgencomouncampodelabiologíaenelsigloxix,porlanecesidaddeco-noceryestudiarlosseresvivoscomoelementosdeunsistemamásbiencerradoynoabierto,relacionadoasuvezconotrossistemasdeseresvivosyconelambiente.Fueunresultadoobligadoquediosentidoalaconcepciónglobaldelazoologíaydelabotánica,quedesembocaenelevolucionismo.
Cuandosehabladedañosalentornosiemprenosreferimosauntérminoqueenlaactualidadsehavueltomuycomún:ecología,haciendounmalusodelmismo,talcomoseexplicarámásadelanteenlaunidadII.
Enundiccionariodeprincipiosdelsigloxxseconsideracomo:“partedelabiologíaqueestu-diaelmododevivirdelosanimalesylasplantasysusrelacionesconlosseresquelosrodean”locualnoexpresalarealidad.
Figura 1.4Clasificaciónde
pinzonesdeCharlesDarwin.Isla
Galápagos.Trad. Marco Antonio Reyes
Romero.
Principalmentesemillas
Brotesy
frutas
Insectos
principalmente
Partesysemillas
decactus
Pinzóndeárbolesgrandes
Pinzóndemanglar
Pinzóncarpintero
Pinzóncurruca
Pinzóndecocos
Pinzóndecampopequeño
Pinzóndecampomediano
Pinzóndeárbolesmedianos
Pinzóndeárbolespequeños
Pinzónvegetariano
Pinzóndecáctusgrandes
Pinzóndecáctus
Pinzóndepicopuntiagudo
Pinzóndecampogrande
Antecedentes de pinzones de campo que se alimentan de
semillas
El Pinzón deDarwin es elnombreconelqueseconocea14especiesdiferentesperorelacionadasdeavesdescu-biertas por Charles DarwinenlasIslasGalápagosduran-tesuviajeenelBeagle.Aun-que estas aves son iguales,todastienendiferentestiposdepicos,muestradeadapta-cióna lasdiferentesfuentesdealimentos.
14 UNIDAD I
Unadefiniciónmuchomásglobalizadorapodríainterpretarlacomo“labiologíadelosecosiste-mas”.Sinembargo,nodebemosolvidarquecuandohablamosdeecología,“nosreferimosaunacienciaconmétodosytécnicas,porellopodemospensarque“eslacienciaquesededicaales-tudioycomparacióndelosdiversosecosistemasyasutipificación,clasificaciónydistribucióngeográfica;odichoenotraforma:cienciaqueseencargadelestudiodelainterrelacióndelosseresvivosysuentornofísico”.
I. InvestigacuálesfueronlostrabajosdeGeorgesCuvier,Jean-BaptistedeMonetyRichardOwen;rea-lizauninforme,discúteloengruposde4compañerosydeterminenloselementosquecontribuyenalaformacióndelaecologíaydespuéspreséntenloalgrupo.
II. Analizaengruposde4compañeroslaimportanciadelaecologíacomocienciaypresentaalgrupotusconclusiones,queseráncomentadasportumaestro;sirequieresmásinformaciónconsultaalgunadelasligasdeinternetalfinaldeltextoparaapoyartusconclusiones.
1.1.1 La ecología como ciencia integradora e interdisciplinaria
Elhombrecomocualquierorganismovivo,nace,crece,sedesarrollaymuereenunentornoalcualsehadefinidocomobiosferayqueeselplanetaTierra,términoquefueintroducidoporLamarck,desarrolladoporSuessen1873ysistematizadoporelrusoVladimirVernadskiquienladefinecomo“lasumadetodosloslugaresdelaTierradondehayvida”.Losorganismoshabitanenlahidrosfera(océanosycuerposdeagua),litosfera(sedimentos,suelosycaparocosaexterna)ylaatmósferaqueenvuelvealaTierra;estaunidaddevidapresentacomponentesquefacilitanodificultanlaexistencia.
A losconjuntosdeelementosquecontieneestabiosferaselesdenominacomponentesbióticosycomponentesabióticos,yensuconjuntoselella-madediversasmaneras;enalgunoscasossehabladenaturaleza, enotrosdeecosistema, etc.,peroindependientemente del nombre que algunos lequierandar, labiosferaes launidaddevidamásgrande que conocemos y para comprender quéhace,cómoyparaquélohace,loscientíficosalolargodelahistoriadelahumanidadhantratadodeestudiarladesdediferentesenfoques.
Loprimeroquerealizaronlosnaturalistasfueladescripcióndeformasdevida,sobretodoenaquellasregionesalasqueteníanfácilacceso,conelobjetodeconocerlosorganismosvivosydeterminarsuubicaciónparasuposterioraprovechamiento;losprimerosseresinventariadosfueron,porestarfijosenunlugar,lasplantas.
Figura 1.5Biosfera.
15BASES DE LA ECOLOGÍA
Cuandomásdeunadisciplinacientíficapar-ticipa en la integración del conocimiento,usamoseltérminodeenfoquemultidiscipli-nario,haciendoreferenciaalconocimientoobtenido, y cuando varios investigadoresdediversasdisciplinasabordanocooperanpara resolver un mismo dilema llamamosa esto interdisciplinar.Comoproducto detrabajos interdisciplinarios tenemos a losobtenidosporlapaleontología,geografíaylaoceanografía.
LosviajesdelChallenger(1872-1876)patrocinadosporlosingleses,conunbrillanteequipodecientíficosbajolasórdenesdeCharlesW.Thomson,sobretodoslosmaresconocidos,proporcio-naronunmaterialvaliosodeinvestigaciónqueocupóaungrannúmerodeespecialistasparasuanálisisdurantemuchosañosybajoladireccióndeJohnMurray;losresultadosfueronpublicadosensusmemoriascientíficas,obrabastanteextensa.En1912escribióLas profundidades del océano,elcualseconsideracomoeltratadofundamentaldeoceanografía.
Laparticipacióndecienciascomo:biología,paleontología,geografía,oceanografía,geología,etc.,provocaron,precisamenteenunmomentodegranfecundidadcreativa, laconstitucióndeunanuevacienciabiológicaqueseespecializabaenlasrelacionesdelosorganismosysusentornosabióticos.
Todosestosvaliosostrabajosinterdisciplinariosdesarrolladosduranteelsigloxix,permitieronengranmedidaeldesarrollodelabotánicayzoologíaeinclusivedentrodeambasciencias,de una concepción ecológica, considerandoa los diferentes gruposdisciplinares en am-bientesterrestresoacuáticos.
Relacionado con lo anterior, se desarrolló laecología botánica gracias a que existían losantecedentes de ciencias como la geografíade paisajes en función de la vegetación porinvestigadorescomoHumboldtyDeCando-lle.Tambiénporqueensumayoríalasplantasestabanfijasenlugaresprecisos,porloquere-sultabamuyfácilidentificarsushábitats.
Enestecontexto,JohannesEugeniusWarming(1811-1924)recuperainformaciónexistenteyaportalasuya,concarácterfisiológico,anató-
Figura 1.6Ambienteterrestreyacuático,basedela
ecología.CascadadeTexolo,
Xico,Veracruz.
Figura 1.7Fisiología,anatomíaymorfologíadelasplantas.Orquídea.
Otro investigador que reali-zógrandescontribucionesala ecología fueK.Moebius,quiendespuésderealizares-tudiosconostras(Ostrea sp.),propusoen1877eltérminode“biocenosis”elcualsede-finecomo“unacomunidaddeseresvivientesquehabi-tanunlugardeterminado”.
16 UNIDAD I
mico,morfológicodeplantasyelaboraloquepodríaserelprimerlibrodebotánica,aunquedeberíadecirsedeecologíabotánicaoecologíavegetalllamadoLa ecología de las plantas(1895),enelcualmencionadiversasrelacionesentrevegetalesyfactoresambientales.
TambiénesrelevantemencionarautorescomoLiebig(conlaLeydelMínimo),Thurmann(sobreladisper-sióndelasespecies),Schimper(consutrabajosobrelageografíadelasplantasconunabasefisiológica),Valentine Riley (sobre control biológico de pla-gas), Forel (quien acuña el término limnología),los cuales proporcionaron los elementos funda-mentalesparalaconformacióndelaecología,talycomoahoralaconocemos.
Acontinuaciónelestudiodeldesarrollode la interacciónde losanimalesysuentorno, fueiniciadocontrabajosdecarácterdistributivo,comofueronlosdeAlfredRusselWallacequienen1876publicósulibroLa distribución geográfica de los animalesmejorandotrabajosanterioresalrespectoyproponiendounadivisiónzoogeográficaenregiones.
Investigaquéeslabiogeografíaycómoserelacionaconlaecología.InvestigaquéotrostrabajosrealizóAlfredWallace.
Elestudiodelascomunidadesoconjuntodepoblacionesfueprecedidaporlostrabajoseneco-logíaacuáticarealizadosporloscientíficosdelChallenger,quienesrealizannumerosasobser-vacionesdemicroorganismosqueseencontrabanensurutayquealfinalV.Hensenlesdioel
Figura 1.8EcosistemaboscosorepresentativodelageografíadelasplantasdealturadelestadodeVeracruz.
Figura 1.9Interaccióndelosanimalesconsuentorno.
La ley del Mínimo afirmaque: el crecimientode unaplanta depende de los nu-trientesdisponiblessóloencantidadesmínimas.
17BASES DE LA ECOLOGÍA
nombrede“plancton”,esdecir,“organismosqueflotan”,eidentificagrandescomunidades(con-juntodepoblaciones)devegetalesyanimalesalosquedenominófitoplanctonyzooplancton.
UnodeloscientíficosquerealizóaportesimportantesalacienciaasícomoalaecologíafueJustusvonLiebigconsusfamososexperimentosquebuscabanidentificarlaaccióndeloselementosquímicosendiversosprocesosvitales,obteniendoresultadosquesirvieroncomobaseparaelestablecimientodel“principiode los factores limitantes”, enel cual expresaqueeldesarrollodeunaplantaestásujetoalaproporcióndelelementoquímicoonutrientequeseencuentreenmenorcantidad.
Esgrandelalistadecientíficosqueproporcionaroninfor-maciónvaliosayendiferentesdisciplinasparaconformaralaecologíaqueconocemos,detalmaneraquepodemosdecirquesonmuchaslascienciasqueledanformayes-tructuraalaecología(interdisciplinaria)asícomotienequeverconmuchasotras(integradora).
Figura 1.11Fitoyzooplancton.
Figura 1.10JustusvonLiebig,.
Figura 1.12Cienciasdisciplinareseintegradorasdela
ecología.
18 UNIDAD I
I. InvestigasiAlexandervonHumboldtestuvoenVeracruz,siesasí,señalaquélugaresvisitóyquédescubrió;coméntalocontuscompañerosyrepórtaloatumaestro.
II. Investigalasdefinicionesdemultidisciplinario,transdisciplinarioeinterdisciplinario.Relaciónalasconlafigura1.13.Comparaturesultadoconlorealizadoportuscompañeros.Discúteloenplenocontuprofesor.
Afinalesdelsigloxixlaecologíaempiezaatomarformagraciasalostrabajosdeprestigiadoscientíficosdelaépoca,enparticular,botánicosporloquelazoologíaquedaligeramentereza-gadaenelcontextodelaecologíazoológica.
Enelsigloxxsedesarrollaronmáseventosquefortalecieronalaecología,dándoleelcarácterdeciencia,algunosdeéstosson:
Décadade1920.Tienelugarelencuentroentrebotánicos,zoólogosyecólogos,iniciandolaspláticassobrecomunidadesecológicasmixtas,empezandoausaralgocomo“bioecología”enlugardeecologíaanimalyecologíavegetal;esdecir,sepiensaenunacienciaqueintegretodaslasecologías.
Décadade1930.Sepublicanlosprimerostratadosdeecologíageneral,comoeldeJ.Braun-Blanqueten1927,quienseocupadeloquellamósociologíadeplantas;ArthurGeorgeTansleyintroduceeltérminoecosistemaen1935;FredericClementsconsideradoporsustratadosge-neralesentreecologíasytrabajoconjuntoconV.Shelforden1935(bio-ecología).
DespuésdelaSegundaGuerraMundial,complementándoseconotrostrabajosmuysignificativos,comolosaportesproporcionadosporA.Thienemannconsustrabajossobreelmedio lacustre ysuentornofisiográficodentrodelaramadelalimnologíaseformalizaunaecologíageneral.
Realizaunalíneadetiempodondeseindiquenloshechosmásrelevantesdelahistoriadelaecología.
Medio lacustre.Depresio-nesenlatierraquedanlugaraloslagos.
Limnología.Estudiodelosaspectos físicos, químicos,hidrológicosybiológicosdelaguadulce.
Figura 1.12Intervaloomargendetoleranciaparaunapoblacióndeorga-nismosdelamismaespecieanteunfactorambienteabiótico.
19BASES DE LA ECOLOGÍA
LacontaminacióngeneradaporlaRevo-luciónIndustrialdelsigloxixnosecom-paraconlaproducidaenelsigloxx,yapesardelosesfuerzosparacuidarlana-turaleza iniciados desde aquel entonces,estacontaminaciónempiezaacubrirtodoel planeta y es entonces cuando surgeunaecologíahumanacondoslíneasdetrabajo,unadeellaspreocupadaporlascomunidadesprimitivashumanas,llamadaetnología,yotralíneasobrecomunidadesmodernas llamada ecología urbana. Conlosmovimientosdemilitantesecologistasycientíficoscríticos—comoVíctorToledo—enlasegundamitaddelsigloxxsurgetambiénlaecologíapolíticayseiniciangrandesdebatessobreelorigenycontroldelacontaminación.
UnodelostrabajosquesistematizólaecologíadepoblacionesfueelrealizadoporelitalianoVitoVolterra(1860-1940),quienbasándoseenlostrabajosdeAlfredLotkaconsuleydecrecimientoexponenciallacualtratadecuantificardemanerabibliométrica(númerodelibrosqueproduceunautor)yladistribucióndeautoressegúnsuproductividad,mismaqueVolterraenfocóalarelaciónpresa-depredadorenlanaturaleza,dandolapautaparaeldesarrollofuncional.
Diversostrabajospublicadosenladécadade1930,talescomoLa biología del crecimiento poblacio-naldePearl,Nichos ecológicos deGauseylosEstudios sobre agregaciones animalesdeThomasPark,sonpartedelosesfuerzosparacomprenderlosprocesosdinámicosdelaspoblacionesenlascomunidadesecológicas.
Todoloanteriorpermiteconcluirconmejorespublicacionesdeecologíasgenerales,connue-vosvocabularios,algunassistematizaciones,dándonosunavisiónmáscompletadelaecologíaenladécadade1950.
ElgranavanceenestecampohizonecesarialapublicacióndelprimerglosariodetérminosquefuerealizadoporJ.R.Carpenteren1938.
Dosdeloslibrosclásicosde“ecologíageneral”yquehanpermitidoreconocerlacomounacienciason:Fundamentos de ecología escritoporEugenioP.Odumen1953y, laobradeG.L.ClarkeElementos de ecologíade1957.
Paralosecólogosdeladécadade1950la“ecología”esunacienciadentrodelabiología,lacualsedefiniócomoelestudiodelafisiologíaexternadelosorganismos,losquenecesitanenergíaymateriaparaelsoportedesuvida,eliminandosusresiduos.
Figura 1.14Crecimientoexponencial.
Etnología. Parte de la an-tropología que realiza clasi-ficaciones y estudios de lasdistintasrazasypueblos,ba-sándoseendatosproporcio-nadosporlaetnografía.
Nicho ecológico.Funciónquedesempeñaciertoindi-viduodentrodeunacomu-nidad.
Víctor Manuel Toledo, in-vestigador de la unam haaportadoalaperspectivadela etnoecología (el estudiode las relaciones entre lasculturasindígenasylanatu-raleza) la aplicacióndeunametodología socioecológicapara interpretar la realidadruraldeMéxico.
20 UNIDAD I
Porelloseabordaahoraelsegundotérminoimportantedelacienciaecológica;elprimero,silorecordamos,fuedescribirloselementosvivosysuentorno;ahoratenemosqueconocerlafisiologíadelosmismosorganismosvivosysuentorno.
Elprimeraspectoaconsiderareslainfluenciadelmediosobrelosorganismos,esdecir,losfac-toresambientalesoabióticosquedeterminanlaexistenciadelavidadeplantasyanimales,locualesmássencillosiutilizamosparasuestudioespeciesindividualesopoblacionesenlugardetra-bajarconcomunidadesoconjuntodepoblaciones;loprimerosehadenominadoautoecologíayeltrabajoconlascomunidades,sinecología.
Elsiguienteaspectoaconsiderarsonlasrelacionesintraespecíficas;relacionesdelosindividuosdelamismaespecieconsusleyes,ycomoúltimoaspecto,lasrelacionesinterespecíficasparalaregulacióndelaestabilidaddinámicadelascomunidadesnaturalesintegradasporanimalesyvegetales.
Independientementedelasleyesquerigenyregulanalascomunidades,sebuscadeterminarlaproductividaddelossistemasconsiderandolascadenasyredesalimenticiasysubalance.
Paraellolopodemosabordardesdeelpuntodevistadeunbalancedenutrientesdelossis-temashastaalcanzarelbalanceenergético,para,deestamanera,cerrarelcírculo.Peroparalacomprensiónde ladinámicade lossistemas,elbalancedenutrientesdebeserenfocadodetal
Sinecología. Estudio devariaspoblaciones.
Figura 1.15Cadenaalimenticia.
21BASES DE LA ECOLOGÍA
formaquepermitacomprenderenunlugardeterminado,cómolasespeciespuedencompartirysobrevivirconciertosmaterialesonutrientesymantenerseenunsistemaestable.
Tansleyen1935lollamóecosistemaalconsiderarestaestabilidad,ynoequilibrio,consuentor-nofísicoydarleunpapelpreponderanteeneldesarrollodelavidaenelplaneta.
Alolargodeltiemposehanestablecidodiversosenfoquesatendiendoprincipalmentealam-bienteenelquelosorganismossedesarrollan;deestaformatenemosquelaecologíahacom-prendido:laecologíaterrestre,ladulceacuícolaolimnologíaylaecología marina.
Porloanterioresnecesariorecordardiversosconceptosexplicadosenfísica,química,biologíaIy II,matemáticasbásicas,ademásdeotrasciencias,quenospermitiránconocer la forma,estructura,anatomía,bioquímica,genética,geología,dellugardondeencontramosunaespeciedesarrollándose,porloquelaecologíaesunacienciaintegradoraeinterdisciplinaria,dondelaautoecologíaylasinecologíasonlasestrategiasparaelestudiodelosorganismosvivosysurelaciónconsuentorno.
Otroaspectodelaecologíaqueesimportanteypococonsideradoenlostextosesla“ecologíacultural”,enlacualseestudialarelacióndelhombreconsuentornodetalformaqueintentaexplicarelorigendelaculturaylasformasquelacaracterizanendiferentesregiones,evitandoeldeterminismoambiental.
Tambiéntenemos“laecologíahumana”queesunparteaguasenlosestudiosintegralesdelasso-ciedadeshumanasysuentorno,confundiéndoseenocasionesconlaecologíasociológica,lacualnoshabladelarelacióndelhombreconsugeografía,omejordicho,delapoblaciónyelmediourbano.
1.2 FACTORES AMBIENTALES
Losfactoresquedeterminanlavidaenlatierrasonvariosyenestetextoqueremosabordarlosdeunamanerageneral,esdecir,iniciamosconaquellosqueseencuentraninmersosenlaat-mósferaparacontinuarconaquellosqueimplicanlacortezaterrestre,secontinúaconelaguaoceánicaycontinental,porúltimoconunfactorqueensíesmuyespecífico:Latemperatura.
1.2.1 Factores abióticos
Cuandonoshablandefactoresabióticos(dea,“sin”ybio,“vida”)siemprepensamosenaque-lloselementosque,carentesdevida,nosfacilitanlaexistenciaalosorganismosvivos.
Veamoscuálessonesosfactorestanimportantes:
Elprimerfactorqueobservaríamossillegáramosdelespacioseríalaatmósfera,seriedecuatrocapasqueenvuelvelaTierrayestáformadadeunaionosfera(capamásexternadelaatmós-
Ecología marina. Es laciencia que se encarga deestudiarlosmaresensusas-pectos: físico, químico, bio-lógicoygeológico.
La ecología humana esunadisciplina sociológica-ambiental que representaun intentode tratar en sutotalidadelfenómenodelaorganizaciónsocial,incorpo-rando a la comprensión deéstalasrelacionesdelgruposocialconelmediofísico.
22 UNIDAD I
fera)tambiénconocidacomotermosfera,lacualseencuentraubicadaentrelos80y600kmarribadelasuperficieterrestre;eslacapamáscalientedetodasyestácompuestaporgasesionizados, loscualesasísemantienenpor su baja densidad, que es parecida a ladelgasenuntubodevacíoycuandoelsolestáenactividad,estacapaalcanzalos1300a1600°C,latemperaturaaumentaconlaal-titud;entreestacapay lasiguienteexiste ladenominadamesopausa.
Lasiguientecapaeslamesosfera,localizadaentre50y100kmporencimadelasuperficieterres-tre,secaracterizaporloscambiosenlatemperaturaalcanzandovaloresde-90°Caunaalturade50-60kmdelasuperficie,hastalos1900°Calos100-110kmdealtura;contienecercadel0.1%delamasatotaldelaire,esenelladondesedesarrollanlasformacionesturbulentasyondasatmosféricasqueactúanaescalasespacialesytemporales;eslaregióndondelasnavesespacialesempiezananotarelfrenoaerodinámicolacapaquesigueeslaestratopausa.
Laestratosferaqueseextiendedelos10u11kmapartirdelasuperficiehastalos50km,latemperaturapermanececonstanteenlamenoraltura,despuésaumentaconlaaltitud,sulímiteinferioreslatropopausa.
Lacapamáscercanaalasuperficieterrestreeslatroposfera,cuyaalturavaríade11kmenlospoloshasta17kmenelecuador,enellasedesarrollantodosloseventosquehemosdefinidocomo“vida”.Sediceque75%deladensidaddelaatmósferaseencuentraenlatroposfera,latemperaturadisminuyeconlaaltitudhastaalcanzarunmínimode80°Ca11km.
Enestaregiónocurrenhuracanes,brisasua-ve,lluvia,díassoleados,nevadas,etc.,ytodolo quedenominamos como clima, se desa-rrollaenlatroposfera.
Adiferenciadeloscambiosdetemperaturaenestacapa,lapresiónatmosféricadisminu-yeconelaumentode laaltituddebidoa lacompresibilidaddelaatmósfera,esdecir,deunvalorpromediode760mmdeHganiveldelmar, a 100kmde altura tenemos2.5x10-3mmdeHgymilvecesmenosalos200km;aproximadamente75%delaatmósferalaconstituyelatroposferay,juntoconlaes-tratosfera,cercade99%.
Figura 1.16Atmósferaterrestre.
Latroposferaeslacapadon-deserealizantodosloseven-tos que conocemos comovida.
Figura 1.17Capasdelaatmósfera.
23BASES DE LA ECOLOGÍA
InvestigasilascapasdelaTierraquehemosvistosontodasofaltanalgunas;siexistensubcapasentreellas,quécaracterísticastienen.Expóntusresultadosatumaestro.
Lascapasqueconformanlaatmósferasonlasencargadasdeevitarquelasradiacionesdelsolydelcosmos,lleguendirectamentealasuperficieterrestre,losdiferenteseventosquesedesarro-llanenellasoncomplejos,existentambiéngasesligerosqueseelevanydesplazanenloslímitesinterioryexteriordeaquélla,loqueresultadeestosfactoresesqueladensidaddelaatmósferanoseauniforme.
Laenergíaemitidaporelsolpresentaamplioslímitesdelongitudesdeonda,detalformaqueentremáscortasseanestaslongitudes,másaltaeslaenergíaypuedeocasionarcambiosquími-cosimportantesenlapropiaatmósfera.
Paraquesepuedadaruncambioquímicoconlaradiaciónquellegaalaatmósferadebenestarpresentesfotonesconenergíasuficientepararealizarloymoléculasqueabsorbanestosfotones.Detalmaneraquelaenergíaquellegadeberátransformarseenotradecarácterquímico.Unejemploclarodeestoeslafotodisociacióndelamoléculadeoxígenoqueocurreporencimadelos100kmdealtura.
Eloxígenosedistribuyeenlaatmósferadelasiguientemanera:
1.Amásde370kmdealturalaproporcióndeoxígenomolecularsóloalcanza1%yelresto99%seencuentraenestadoatómico.
2. Enalturascercanasalos150kmlosporcentajesdeoxígenomolecularyatómicosonsimilares.3.Debajodelos150-130kmeloxígenomolecularesmásabundantequeeloxígenoatómico.
Otrogasimportantequecomponelaatmósferaeselnitrógeno(N2);envirtuddequeestegasnoabsorbetanfácilmentelosfotonesyparalarupturadesumoléculaserequieredemasiadaenergía,elnitrógenoatómicoespocoabundanteenlascapassuperioresdelaatmósfera.
Porloanteriorycomopodremosdarnoscuenta,adiferenciadelnitrógenomolecualr(N2),eloxígenomolecular(O2)yeloxígenoatómico(O)sonlosqueabsorbenlaenergíadelosfoto-nesprovenientesdelsolenrangosmenoresa240nmypodemosagregarqueelozonotienelapropiedaddeabsorberfotonesconlongitudesquevande250a300nm.
Pero:¿quéeselozono?,¿cómoseformaydóndeseencuentra?
Enaltitudesmenoresa80-90km,laradiacióndeondamáscortayafueabsorbida,apesardeelloycasihasta28kmexisteradiaciónsuficienteparafotoionizarmoléculasdeoxígeno;sinembargo,losprocesosquesedanaestasalturassondiferentesalosquesedanenpartesdelaionosfera.
Eloxígenocomoozonosir-veparadetenerlasradiacio-nes ultravioleta que lleganprovenientesdelsol.
nm = Nanómetro, unidaddelongitudigualaunamil-millonésima parte de unmetro(1x10-9m).
24 UNIDAD I
Unaconcentraciónmayordeoxígenomolecular(O2)quedeoxígenoatómico(O)sedaenlamesosferayenlaestratosferaporloqueenellassellevanacabocolisionesmuyfrecuentesentreO2yO,dandocomoresultadolaformacióndemoléculasdeO3(ozono),lacualcontieneunexcesodeenergíayalefectuarselareacciónseliberaésta;sinolohace,lamoléculadeozonovolveráasepararse.Laformamáscomúndedeshacersedeestaenergíaeschocandoconotrasmoléculasoátomostransfiriendoelexceso.LamayorvelocidaddeformacióndeO3ocurreentrelos40y60kmdealtitud.
Comoelozonoescapazdeabsorber la radiaciónsolarsuvidamediaesmuycorta,yaquerequierepocaenergíaparasudescomposición,detalformaquefotonesdelongituddeondamenora1000nmpuedendisociarlo;sinembargo, lasradiacionesque loafectandemaneradirectasonlascercanasa300nm.Estacapadeozonoqueseformaenlaestratosferaeslaqueimpidelaentradaderadiacionesquenopermitiríaneldesarrollodelavidavegetalyanimalenlasuperficieterrestre;lacantidaddeozonoenestacaparepresentaunafracciónpequeñadeátomosdeoxígenodebidoaqueconstantementesedisociaycontinuamenteseforma.
Elcicloquesedesarrollaconelozonoylasmoléculasyátomosdeoxígeno,procesosfotoquí-micosydereaccionesexotérmicas,esloquepermitequelaenergíaradianteseconviertaenenergíatérmica,porestoenlaestratosferaseencuentraunaumentodetemperaturaquellegaasumáximoenlaestratopausa.
Estambiénimportanteconsiderarlamezcladevientosquegeneraturbulenciasatmosféricasyotrosfactoresenlaexplicacióndelcomportamientodelacapadeozono.
MarioMolinaySherwoodRowland,investigadoresdelaUniversidaddeCaliforniaypremioNobeldequímicaen1995propusieronen1974queelcloroensuformadeclorofluorocarbonados(cfc’s)puedesercapazdeextinguirelozonoatmosférico.Estosproductos,quehansidoampliamenteconsumidosenformadegasesrefrigerantesyacondicionadoresoespumantesparaplásticos,quenoreaccionanenlabajaatmósferaasícomotambiénnopuedenserremovidosdelaat-mósferaporlalluviadebidoaquesoninsolublesenagua,soncapacesdealcanzarlaestratos-ferayahíexperimentanunareacciónactivadaporlaradiacióndealtaenergía,conlongitudesde200a240nm,produciendorupturadeunenlacedecarbono-cloroyesteúltimoalunirsealozonoformauncomplejodeóxidodecloro,debilitandolacapadeozonoeimpidiendoqueéstadetengalasradiacionessolarescitadas.
Detalmaneraqueelclorofuncionacomouncatalizadorpudiendodestruircercade100,000moléculasdeozonoantesdesertraslocado.Casiafinesdelosañossetentaseencontróunadisminucióndelacapadeozonosobreelpolosurquesedebíaalosclorofluorocarbonadosyenladécadadelosochentaseobservóunadisminucióndecasi60%durantelaprimaveraaustral;enfechasposterioresloscientíficosidentificarontambiénevidenciasdequeelpolonorteteníapérdidassimilaresaunquenotanpronunciadasduranteel invierno; tambiénhayevidenciasdeestoenotraslatitudes.
Austral. Se utiliza cuandoserefiereapuntosgeográfi-cosqueseencuentranenelhemisferiosurdelplaneta.
Lasreaccionesexotérmicasocurren donde hay libera-ción de energía en formadecalor.
25BASES DE LA ECOLOGÍA
Lasreaccionesqueocurrenenlaatmósferasuperiorpermitenunaabsorcióncaside100%delaradiaciónsolar,detalformaqueenlatroposfera(dondenoexistenelementosqueinteraccio-nenconestaradiación)sóloseefectúanreaccionesfotoquímicasdeconstituyentesmenores.
Fuentes y constituyentes típicos de gases en la atmósfera
Bióxidodecarbono(CO2)descomposicióndelamateriaorgánica;330ppmenlatroposferaporignicióndecombustiblesfósiles.
Monóxidodecarbono(CO)descomposicióndemateriaorgánica;0.05ppmenairenocontamina-do.1a50ppmenáreasurbanas,porprocesosindustrialesytránsitovehicular.
Metano(CH4) descomposicióndemateriaorgánica;1a2ppmenlatroposfera
Óxidonítrico(NO) descargaseléctricas;motoresdecombustióninterna;0.01ppmenairenocontaminado;0.2ppmenatmósferascontaminadas.
Ozono(O3)descargaseléctricas;difusiónde0a0.01ppmenairenocontaminadoenlaestratosfera;smogfotoquímico(sf)0.5ppm.
Bióxidodeazufre(SO2)engasesvolcánicos;incendiosforestales;0a0.01ppmenairenocon-taminado;0.1a2ppmenambientesurbanosporquemadecombusti-blesfósilesyprocesosindustriales.
El azufre se encuentra en ciertacantidadenlaatmósferanoconta-minadaysedebealadescomposi-cióndemateriaorgánica,gasesdetipovolcánicoyotrasfuentes.Loscompuestos que provienen defuentes naturales que encontra-mos en la atmósfera ocurren enmenorcantidadque losquepro-vienendelaactividaddelhombre,unodeelloseselbióxidodeazu-fre,elcualademásdeserdesagra-dablealossentidosesconsideradocomounpeligropara lasaludyaquecausamásdañoalaspersonascondificultadrespiratoria.
Unodelosprincipalesproblemasgeneradosporelbióxidodeazu-fre es que puede producir ácidosulfúricoalmezclarseconelagua;
ppm significa partes pormillón,yesunaunidaddemedidaqueserefierealosmiligramos que hay en unkilogramodedisolución.
Dióxido y bióxido es lomismoysunomenlaturaesCO2.
Figura 1.18Laserupcionesvolcá-nicasemananfuertescantidadesdebióxido
deazufre.
Tabla 1.1Gasesenlaatmósfera.
26 UNIDAD I
antelapresenciadeóxidodenitrógenoelcualpuedecombinadoconelaguaformaácidoní-trico,ycuandoporlaaccióndelalluviaesdepositadoenedificios,plantas,etc.,provocaloqueseconocecomo“lluviaácida”.
UnavezqueatravesamoslaúltimacapaatmosféricaderegresoalplanetaTierra,nosencontra-mosconlasuperficieterrestre,lacualestáformadaporunacortezaenlaque75%estácubiertoporagua,sólo25%porsueloosedimentosyrocas,deellosderivandiversosfactoresabióticosquecontribuyenaldesarrollodelavidatalycomolaconocemos.
Suelo
Elestudiodelasrocasesrealizadoporlageología,enparticularlalitología,ladescripcióndelasmismaslorealizalapetrografía;enecologíaelinteréssecentraenlasrocasporquedeellasderivanlosmineralesdeloscualessegeneranlossuelos.
Enlaconformacióndelsuelosepartedela“rocamadre”, la que por acción de diversos factorescomolaerosiónyelintemperismo(factorescono-cidos enconjuntocomometeorización), sedes-gastayformasedimentosquecontienendiversasproporcionesdemineralesloscualesalmezclarseconmateriaorgánicadedesechodelosseresvi-vos,permitenlaformacióndelsuelo.
Lasrocasdeacuerdoconsuorigenpuedenseríg-neas,metamórficasysedimentarias.
Lasrocasígneasestánformadaspormagmaquesederramaenlasuperficieenformadelavaomaterialpiroclástico(vulcanismo)oseconsolidaensuinterior(plutonismo);puedenformarrocasácidasconmásde50%deóxidodesilicioobásicasconmenosdeesteporcentaje.
Cuandolaconsolidacióndelalavatienelugarbajolasuperficieyconenfriamientolento,seoriginanrocasdeltipogranitos,granodioritas,etc.Cuandoelenfria-mientoserealizaenlasuperficieytenemosunasoli-dificaciónrápida,seformanrocasdel tipotraquitas,basaltos,etc.;sielenfriamientoseproduceengrietasofracturastenemoslasrocaspórfidas.Lamayoríadelasrocasígneasestácompuestaporsilicatos,porellosetiendeausarunaclasificaciónsegúnsucontenidoensílice.
Otrotipoderocassonlasmetamórficasoestratocris-talinasqueseformanporlaaccióndelcalor,lapre-
Figura 1.19Volcán.
Figura 1.20Rocasígneas.
La lluvia ácida presenta unpHmenor, esdecir, esmásácida que la lluvia normal.Constituyeungraveproble-ma ambiental ocasionadoprincipalmenteporlaconta-minaciónatmosférica.
27BASES DE LA ECOLOGÍA
siónylosfluidosdelinteriordelacortezaterrestre,alaqueseencuentransujetasyalteransucomposiciónoriginal;provienenderocasígneasosedi-mentarias,formandogneis,cuarcitas,etc.Aestatransformaciónmetamór-ficaselellamadinamotérmicaoregionalcuandosucedeporlaaccióndelapresiónotemperatura;ytérmicaodecontactocuandovieneinfluenciadaporrocasígneas(magma).
Segúnsedencircunstanciastérmicasodinamotérmicas,sedistinguenvariostiposderocasmetamórficas.Elesquisto,porejemplo,abajastemperaturassemetamorfizaenpizarra,perolohaceenfilitasiquedasometidoatempe-raturassuficientementeelevadascomopararecristalizarse.
Porúltimo,tenemoslasrocassedimentarias,quesontodasaquellasprovenientesdeldesgasteeólico,pluvial,fluvial,glacialybiológico,derocasígneas,metamórficasyaundeotrassedimen-tariaspreexistentes,yquesontransformadaspordepositación,acumulaciónycompactación,formandocapasparalelasdecomposiciónytamañovariables.
Estasrocaspuedenclasificarsedevariasmaneras;porsuorigenmecánicooquímico,lasprimerassoncomunesdespuésdeunafragmentaciónderocasmayoresysuacumulaciónendeterminadoslugaressinperdersucomposiciónoriginal,enloscualesseencuentransujetasadiversosfactoresdecompactaciónparaterminarcomorocas,lascualespuedenser:conglomerados,esquistos,areniscas,micas,etcétera.
Porsuorigenquímicolasrocassedimentariaspuedenclasificarseen:calizas,sisonprovenien-tesderestosdeorganismosmarinos(exoesqueletos)odepósitosenlagosofondosmarinosdespuésdelaevaporacióndelaguaysuposteriorprecipitacióndesolucionessalinasformandosegúnelcaso:yeso(sulfatodecalcio),halita(salmineralizada)yanhidrita(sulfatodecalcio).
Figura 1.21Rocametamórfica.
Teofrasto (370-287 a.C.),alumnodeAristóteles,de-finióelsueloconeltérmino“adaphos”paradiferenciar-lodelatierracomocuerpocósmico, y distinguió en élvariascapas.
Figura 1.22Clasificacióndelasrocassedimentarias.
28 UNIDAD I
Laecologíacomocienciaintegradoracontempladentrodeloscomponentesabióticosalsueloylosfactoresdeéstequemodificanoalteranlaexistenciadelosorganismosvivos.Lacapasuperficialdelacortezaterrestrequeseencuentraencontactoconelaire,laconocemoscomosuelo,capaqueconsusfactoresabióticosparticipademaneradeterminanteenlavidadelosorganismosvivos.
Algunosautores—entreellos—Duchafour,definenalsuelocomoun“entornocomplejo”ycomotalestáconstituidoporcuatrocomponentesprincipales,loscualespermitenconsiderar-locomounsistemainteractuante:laatmósferaedáfica,elaguaedáfica,losorganismosquelohabitanylosmineralesqueloforman.
Sunombrevienedelgriego“edaphos”quesignificasuperficiedelatierraylaedafologíaeslaqueseencargadelestudiodelsuelodesdevariospuntosdevista,comosumorfología,sucomposición,suspropiedades,formaciónyevolución,ademásdeestablecerunataxonomía,distribución,utilidad,recuperaciónysuconservaciónbajodistintascondicionesambientales.
Sueloeslacapasuperiordelasuperficiesólidadelplanetaquefueformadaporunaseriedeprocesosdeintemperismodelasrocas,enlaquepodemosencontrarplantasyanima-lesconstituyendounsistemaecológicoparticularparaciertostiposdeseresvivos.
Lossuelosposeendosaspectosaconsiderarencualquierestudio:lascaracterísticasdellugarendondeseencuentray lascaracterísticasespecíficascomosoncomposición,morfologíaypropiedadesgenerales.
Paraelprimeraspectoesimportantedeterminar:laformadelterreno,esdecir,describirelre-lievedondeseformaelsuelo;lapendientepuededeterminarlaformacióndeéste;lavegetaciónosuuso;esdecir,siexistevegetaciónnaturaloalgúncultivo;engeneral,lavegetaciónpuedeserindicadorademuchascondicionesdelsueloydesuposiblecomposiciónademásdeestarincorporandoconstantementeresiduosvegetalesquecomponenalmaterialorgánicodelsuelo;porúltimoelclima,elcualesposibledeterminarconelapoyodelasestacionesmeteorológicasexistentesenlazona,datoscomotemperatura,precipitaciónyevapotranspiraciónqueinfluyenenlaevolucióndeunsuelo.
Cuandodeterminamosloanterioryqueremosprofundizarotrosaspectosdelsueloqueseandeimportanciarequerimosprecisarlosiguiente.
1.Horizontes.LamorfologíadelsueloestalqueesnecesariorecurriraunsistemadedenominaciónyparaevitarconfusionesserecomiendaelsistemaquepropusoDokutchaevparasudescripción.Entérminosgenerales,loshorizontesseidentificanporletrasmayúsculas,sudesignaciónvadeOparaloshorizontesdecarácterorgánico,Aparaloshorizontesórgano-minerales,BparaloshorizontesdecaráctermineralpreferentementecompuestosdearcillayelCparaelmaterialendescomposicióndelasrocasyRdeorigenorocamadre.
Intemperismo. Proceso detransformaciónquímicayfí-sicadelasrocasensuelo.
El sistema que proponeDokutchaeven1882,geó-grafo y edafólogo ruso,consiste en la realizaciónde cortes verticales, a losquedenominóperfiles,don-deobservóunasecuenciadecapas paralelas llamándolashorizontes.
29BASES DE LA ECOLOGÍA
La letramayúsculapuede ir seguidadeotraminúsculaounnúmeroel cual, ademásdeorden,sirveparaindicaralgunacaracterísticaimportantequesuelesermásespecíficaparacadaunodeloshorizontes,estosedebeaqueenocasiones,alolargodesuespesorpre-sentapeculiaridadesquenosemodificandemaneracompletaperosí sonrelevantesdeindicar,entoncessehabladeunsubhorizonte.
Existentambiénloshorizontesdetransiciónqueseencuentransituadosentredosdeloshori-zontesyadescritos,deformaquesuspropiedadessemezclanyresultadifícilinclinarseporunodeellos.Sedenominanporlasletrasdeambos,aligualqueenloshorizontesmezcladosquesonaquéllossituadosentreotrosdosprincipalesqueestáninterpenetradosdetalformaqueresultaimposiblelaseparación.
LoshorizontestípicosdelossueloscomunessonelO,elA,elByelC.
LoshorizontesOyAsonlosqueseencuentranenlasuperficieyencontactoconlaatmósfera;elAesricoenmaterialvegetal,deacuerdoconsucontenidoydadasucomplejidad,sedivideparasuestudioenvariossubhorizontes,loscualesson:
Figura 1.23Horizontesdelsuelo.
El material orgánico queprocededelosrestosdema-teriavegetalorestosdeani-malescaídosenlasuperficie,que es incorporado comomaterial orgánico fresco sellamahumus, y secaracteri-zaporuncoloroscuroqueseñalasuriquezaencarbonoorgánico.
30 UNIDAD I
• A00,subhorizonteformadoporrestosdehojas,ramasymaterialvegetalprovenientedelasuperficiedelsuelo,sedeterminaporelorigenyformadelmaterialquelocompone.
• A0,capaqueseencuentrainmediatamentedespuésdelaA00,peronoesposiblereconocerelorigendelosrestosvegetalesporsugradodedescomposición,aquíapareceelhumusdemaneraactiva.
• A1,seencuentranmaterialarcillosoyhumusperfectamenteenlazadosdándoleuncolorpardusco.• A2,porelarrastredelasarcillasdelossubhorizontesanterioresseformaconóxidosdefierroyhumusconunacoloraciónmásclara,materialesqueterminandepositadosenelhorizonteB.
ElhorizonteBesconocidocomoelhorizontededepositaciónosubsuelo,enélseacumulanlasarcillasdelhorizontesuperior(A),loscompuestosdefierroyaluminio,asícomoelcoloi-de húmicoleproporcionantonalidadesquevandecremaarojizas,dependiendodelazonadondeseencuentren;enlaszonasdemuchaprecipitación(declimatropical)formanlossueloslateríticosquecontienengrancantidaddeóxidosdefierroyaluminioolaminadoscalcáreosenregionesáridas.
ElhorizonteCcorrespondealadesintegracióndelarocamadre;dependiendosipresentapro-cesosdeintemperismo,enlapartesuperiorpresentaelementosderocasyhumusmezclados.
Elcolordelossuelosesmuyvariableypuedeirdesdeelnegrohastaelamarilloeinclusorojizo,ademásesimportanteconsiderarlapresenciademanchasdentrodeloshorizontes.Laparteimportantedelafracciónmineralesladelasarcillascuyocolorpuedevariardeunblanquecino,crema,amarillohastarojo,típicodelossuelosdeselvasaltas.Porelloelcoloresunelementoimportanteenladeterminacióndemuchascaracterísticasdelsueloasícomodesuformación.
Otroelementodedescripciónimportanteeslatexturadelsueloquecorrespondealadistri-bucióndelaspartículasporsutamaño;enelcampoocuandosecarecedelequipocorrespon-diente,esfácildeterminarlatexturadeunsuelo,sóloserequiereunpocodetierrayaplicarle
Figura 1.24Horizontesdelsuelo.
Coloide húmico. Materiaorgánicaenestadocoloidal.
31BASES DE LA ECOLOGÍA
unpocodeaguaymanipularlo;entremásmanejableymoldeablesea,mayorcantidaddearcillacontendrá;siesligeramentepegajosopredominaellimoysisentimosoescuchamosunchirri-doentrelosdedos,lomásprobableesquepredominenlasarenas.
Esdecir,lossuelosestánformadosenlafracciónmineralpor:
• Lasarenas,cuyotamañovaríadesde2mmhasta0.2mm• Loslimosdesde0.2mmhasta0.02mm• Lasarcillasdesde0.02mmhasta0.002mm
Conciertaexperienciapuedendistinguirsevariostipostexturales,perolomásinteresanteeslacomparacióndelcomportamientodelosdiferenteshorizontes,paralocualnoesnecesariaunagranexperienciasinounamodestacapacidaddeobservación.
Tambiénesimportantelaporosidaddelsuelo,éstaesinfluidaporlapresenciadepartículasdeaireydelapresenciademicroymacroorganismos.Unaevaluaciónadecuadadelaporosidaddelsueloesposibleconunamicromorfología acompañadaconunamicromorfometría.
Tambiénesimportanteconsiderarlasaccionesdeusodelsueloporlaactividadhumana,esdecir,podemosencontrarsuelosutilizadosnosóloparacultivosinotambiénparaconstrucciónyaseahabitacionalodecarreterasobien,lugaresdedepósitosdemateriales,loqueclaramentemodificaríaelpotencialdelmismo.
Laestructuraycomposicióndelsuelopuedesercomolomuestralasiguientetabla:
Estructura Composición Agregación
Particular Presenciadearenaconpartículassepa-radas
Sinagregación
MasivaPartículasadheridasenunamasaquenopresentagrietasynomuestraunaagre-gacióndefinida
Agregacióntenue
Fibrosa Formada por fibras procedentes delmaterialorgánicopocodescompuesto
Pocaagregación
GrumosaomigajosaFormadaporlafloculacióndecoloidesminerales y orgánicos, predominan losorgánicos
Agregadospequeñosporosos y re-dondosconaspectodegrumos,fa-vorecelagerminación
GranularFormadaporlafloculacióndecoloidesminerales y orgánicos, predominan losminerales
Susagregadossonpocoonadapo-rosos
Subpoliédrica o sub-angular
Formadaporprocesosdefloculaciónyfragmentación
Susagregados sonde formapolié-dricaconvérticesredondeados
Poliédricaoangular Formadaporfragmentación Susagregados sonde formapolié-dricaconvérticesafilados
Micromorfología.Micropo-rosdelsuelopordondecircu-laelaire,yquecuandolluevesonocupadosporagua.
Micromorfometría. Técni-ca que se especializa en lamedicióndelosmicroporos.
Alaformaenqueseagru-panlaspartículasdelsueloparagenerarformasdeuntamaño mayor, como sonlosagregadoso“terrones”se le conoce como estruc-turadelsuelo.
Tabla 1.2Estructuradelsuelo
32 UNIDAD I
Estructura Composición Agregación
Prismática Formada por fragmentación, puedemostraraspectosmasivos
Sus agregados son compactos y seresquebrajanenbloques
Columnar Formadademaneramasiva Susagregadossondetipocolumnar
Esquistosaolaminar Formadapormaterialesquistoso Susagregadoscontexturasdiferentes
Escamosa Formada por una sedimentación departículasensuspensión
Sus agregados por desecación soncurvos
Porequipos,cadaalumnodeberátomarunpuñodetierradeunlugarcercanoasucasayregistraráenlasiguientetablaloquesepide.Enclase,deberáncompararselosresultadosconlosdesuscompañerosdeequipoyconelrestodealumnos.
Textura Color Porosidad Tipo de actividad que se realiza
Alproductodelacompactacióndepartículasdelsueloselellamaconsistencia,lacualvaríasielsueloestáhúmedoono,porloqueconvienedeterminarlaconelsueloseco,húmedoymojado;esdecir,seconsideraqueelsueloestásecocuandocambiadecoloralañadirleunagotadeagua,ysitalnosucededecimosqueestáhúmedocuandonomojalamanoaltomarlo,omojadocuandosílohace,ésteesotrorasgoimportanteadeterminarparaconocerelsuelo.
Entérminosgenerales,decimosquesisetomaunaporcióndesueloseco,ésteofreceunaciertaresistenciaapartirse,cuandolohumedecemossefracturaycuandoseencuentramo-jadopuederesultarmoldeableymásomenospegajosoono.
1.Consistenciaenseco.Podemosutilizarlossiguientestérminos:sueltocuandoencontramossuelossinestructurayconunadébilretencióndelagua;blando,sisusagregadosserompenentrelosdedosysignificaqueelsueloestábienaireado,laretencióndelaguaengeneralesbuenaypuedeusarseparacultivo;ydurosilosagregadossondifícilesderomperconlamano,porloquelaaireaciónesescasaycondificultadesparacultivar.
2.Consistenciaenhúmedo.Elsuelopuedesersuelto,sielcomportamientoessemejanteal“sueloseco”;friable,sisedesmenuzaconfacilidadyensecopuedeserblandooalgoduro;firme,siesdifícildedesmenuzar,ensecoesdurosobretodosiexistenóxidosdehierroyaluminioydelosagentescementantes.
3.Consistenciaenmojado.Puedenexistirdosaspectos,laplasticidadylaadherencia,encier-tasocasionesestaúltimaseutilizaparaindicarsiexisteadherenciadelsueloalasmanosdelhombre;engeneralsonsuelosdurosypocofriables;cuandoseadhiereesporlapresenciadematerialmuyfinoyestoprovocaunaerosiónbastantealta.Cuandoserefiereaplasticidad,sedebealasencillezdesermoldeadoporlasmanos.
En química, catión es unionconcargapositivaque,enlaelectrólisis,sedirigealcátodo(polonegativo).
ElpHmidelaacidezoal-calinidaddeuncompuestoosolución.
33BASES DE LA ECOLOGÍA
Los suelos tixótropos son aquellos quesufrenmodificacionesdebidoalapresión;estetérminoestáasociadoalapresenciade alofanos,minerales típicos de suelosdesarrolladosdematerialderivadodece-nizasvolcánicascomoocurreenlaregióndeXalapa,Coatepec,Teocelo,Cosautlán,enloscualesdebidoaerupcionesvolcáni-casdelCofredePerote,existendepósitosdecenizavolcánica,derivansuelosquesecaracterizanporretenerdiversoselemen-toscomoelnitrógenoyelfósforo,peroalmismotiempoestacaracterísticafavorecealsueloalretenerdiversoscationes.
Podemosencontrarrevestimientos,loscualesdestacanportapizarlosagregadosoporosdelsueloyhayotrosquesonlosnódulos,loscualesseencuentranincrustadosenelsueloysonacumulacionesdematerialdebidasacambiosenelpHoconcentracióndesustancias.
Tambiénesnecesarioconsiderarlacementación,queeslacualidaddeunhorizontedesuelodeproducirrecristalizacióndesustanciassolubles,paraenglobarsuspartículas.
Otroaspectoimportanteparalainterpretacióndelsueloeslapedregosidad,lacualsedebealapresenciaoausenciadepiedrasenlosdiferenteshorizontes;éstaseconsideraendiferentestér-minosporabundancia,tamaño,forma,naturalezayniveldealteración,asícomolaexistenciadesalescomocarbonatosloscualessonfácilesdedeterminarmediantecualquierácido,comopuedeserellimón(ácidoascórbico)elcualprovocaráefervescenciaenelmaterial.
Ademásdelaestructura,otrorasgoimportanteeslacomposición,lacualsedaenvariasfases;laprimera es la sólida, la cual espermanente,distinguiéndosedos tiposdecomponentesofracciones:lamineralderivadadelmaterialmadreylaorgánicaquederivadelosrestosdeseresvivosquesondepositadosenlasuperficiedelsuelo.
Enelsueloseencuentranrestosdeorganismos,materialcaídodelosárbolesuotrasplantasqueconforman lamateriaorgánicadel suelo,ensumayoría sonhojasypequeños residuosvegetales que varían en cantidad dependiendo del lugar donde se encuentren; cuando estematerialiniciasudescomposiciónsedebealaaccióndealgunosmicroorganismosoaundemacroorganismosquelosconsumen,asícomodelaaccióndelclima.
Todomaterialorgánicoquedejadeformarpartedelovivo,iniciaelprocesodedescomposiciónprovocadopor los sistemas enzimáticosdelmismoorganismomuerto, ademásde servir comoalimentoaotrosorganismos;entreéstospredominanlosartrópodos,sobretodoinsectosquecum-pleneldoblepapeldedigerirlosrestosorgánicosydejarsusexcretas,lascualessirvendealimentoaloshongos,quesoncapacesderomperlasmoléculasdelignina,asícomoelataquedelasbacterias,
Figura 1.25Composicióndel
suelo.
Conocer el tamaño y laabundanciadelasraíces,nospermite saber la distribu-ción de las mismas y suprofundidad.
Las moléculas de ligninatienen peso molecular ele-vado, lo cual es resultadode la unión de ácidos conalcoholes.
Lignina. Sustanciaque seencuentra presente en lasparedes celulares de lostejidos leñosos de los ve-getalesconstituyendo25%delamadera.
34 UNIDAD I
queliberannitrógeno,sobretodoenformaamoniacalydespuésnítricalocualpermitelanutriciónfúngicapormediodeloshongosmicorrícicosloscualesseunenalasraícesdeárbolesenunasim-biosis(relacióndondeambosresultanbeneficiados).
Laslombricessonotroelementoimportanteparaelsuelo,yaquelomodificanalingerirloyposteriormentealdepositarsusdesechosenél,secombinanyproducenunmaterialbastantenutritivoparalasplantas.
I. Investigaquésignificanlostérminosamonificaciónynitrificación,cómoydóndeserealizan.
II. Investigaquéeslalombricompostaylacomposta,cómoserealizacadaunadeellasyquéusosselesda.
Despuésdeestudiarlafasesólida,tenemoslafaselíquidaomejorconocidacomo“aguaenelsuelo”,queprocedeprincipalmentedelaslluvias,ylacual,encontactoconlafasesólida,separaypropor-cionacomponentesmolecularesdegranrelevanciaenelcrecimientoydesarrollodelasplantas.
Podemosmedirlaentresvalores:capacidaddecampo,puntodemarchitamientopermanenteyaguaaprovechable.Estosvaloresnospermitenconocerlascaracterísticasdelaguaenelsueloysupotencialidadparalavida,detalformaqueelaguanecesariaparaunaplanta,grupodeplantasobosqueseríacomolomanifiestalafórmula:
PMP=CC–AA
Donde:
PMP=Puntodemarchitamientopermanente,cantidaddeaguanoutilizabledelsueloporlaplanta.
CC=Capacidaddecampoomáximacantidaddeaguaquepuedeabsorberelsuelo.
AA=Aguaaprovechableocantidaddeaguaquepuedeusarlaplanta.
Elaguaunidaalafasesólidadelsuelodependedelafuerzamatricial.Elcrecimientodelasraícesestásujetoaquelosmacroporosdelsuelopermitanlaaireacióndeellas,peroelaguanecesariaespocoapocoeliminadaoconsumidahastaelnuevoingresoporlluviaoriego.
Enelsuelotambiénesimportantelafasegaseosaoatmósferadelsuelo,compuestaporgasesparecidosalaireperoenproporcionesdiferentes;permitelarespiracióndelosorganismosdelsueloylasraícesdelasplantasyparticipaactivamenteenlosprocesosdeóxido-reducciónquesedesarrollanenelsuelo.
La nutrición fúngica se re-fierealtipodenutriciónquerealizanloshongos,organis-mossaprófitos.
35BASES DE LA ECOLOGÍA
Elintercambioconelentornoestambiénunprocesocomplejo,dadoquenosólosedaporsimpledifusión,sinoqueademásexistendentrodelsueloprocesosdealternanciastérmicasda-dasporloscambiosdedíaynochemodificandoelvolumengaseoso.Tambiénenlosperiodosdelluvialamayorpartedelaireenelsueloesdesplazadoynuevamenterecuperadoamedidaqueelaguaesconsumidaoabandonaelsueloparairaprofundidadesmayores.
LapresenciadealtascantidadesdeCO2enelsueloimplicaperiodosdemuchaactividaddeorganismosasícomotambiénlapresenciadedesechosdelosmismos.
Paraquelamateriaorgánicapuedaserconsumidaporlosvegetales,serequieresutransfor-mación,éstaseiniciaconladescomposicióndelamismaylosmecanismosparalograrlosonproporcionadosporbacterias,hongosyotrosorganismos,loscualesdenoexistirprovocaríanelacumulamientodelamateriaorgánica.Cuandolosorganismosdelsuelo,deacuerdoconsushábitos,procesanestamateria,enparticularlasbacteriasyhongos,transformanloscompo-nentesenelementosútilesalasplantas,mientrasotrosseencargandefragmentar,mezclarymodificarlamateriaorgánicaparafavorecersumineralización;tambiénexisteundeterminadonúmerodedepredadoresqueregulalaspoblacionesdeorganismos.
Losmilesdemillonesdemicroorganismosytodaclasedeorganismosquehabitanlossuelos,tie-nengranimportanciaparaelserhumanopuesnoconstituyenelementosinertes;losmodificanytransformanenfértiles,yaquelasplantassonincapacesdealimentarsedelosdesechosorgánicosasícomodelosrestosmineralesdelasrocas,necesitanlatransformaciónaformasinorgánicassolublesodisponiblesparaelconsumodeellas;porello,losorganismosdelsueloformanparteintegraldelmismoysonunfactorfundamentaleindispensableeneldesarrollodelavidaenelplaneta
Figura 1.26Organismosqueviven
enelsuelo.
36 UNIDAD I
Unejemploclaroeselqueocurreconelprocesodelnitrógenoenlarelaciónsuelo-planta;elmaterialvegetalesdescompuestoporhongoshastaobteneramonio,elcualesprocesadoporbacteriasdeltiponitrosomonasynitrosococcustransformándoloenNO2(nitrito)elcualestransformado por bacteriasnitrobacter hasta obtenerNO3(nitrato), formamineral que laplantaabsorbeyreducehastaobtenernuevamenteamonio.
Todoloanterior,provocaqueelsuelopresentereaccionesquímicasdeterminantesenlaexis-tenciadelosorganismosdetalformaquesonfactoresesencialesenladistribucióndelasdife-rentesespeciessobreelplaneta.
¿Cuálessonlosorganismosquevivencomúnmenteenlossuelos?
Existentrestipos:
• Megabiotas,comoserpientes,ratones,toposyconejos• Macrobiotas,comosoninvertebrados(hormigas,termitas,lombrices)• Microbiotas,quesonlosmásabundantesyseconformandemicrofloraymicrofauna
Incluimosenesteúltimogrupoa losmicroorganismosquefavorecenlaproducciónvegetalconasociacionessimbióticas,comolohacenlasbacteriasRhizobium yloshongosmicorrizas,quefuncionancomounaextensióndelasraícesdelasplantasincorporandoalasmismasele-mentoscomoelfósforo.
Agua
Elaguaesunfactorlimitante,muyimportanteenlavidadelosorganismosvivos;formapartede90a95%delosorganismosvegetalesyhasta70%delosorganismosanimales,comoelcasodelhombre.
Noexistiríaningúnorganismovivosinelagua,pero:¿cómosurgeelaguaenlaTierraycómoparticipaenlatramadelavida?
Lacortezaterrestreseencuentracubiertaendosterceraspartesporaguayelrestoderocasysuelosconzonasmontañosasvariables.
Enlaactualidadseplanteandosteoríassobrecómoseoriginóelaguaenlasuperficieterrestre,unadeellaseslateoríavolcánica,lacualexplicaqueelaguaseformóenelinteriordelatierra,dondeexistíanoxígenoehidrógeno,loscualesreaccionaronportemperaturascercanasalos527°Cformandomoléculasdeagua,lascualesjuntoconotrosmaterialesfueronexpulsadasporlosvolcanesalasuperficiedelatierraenformadevaporalaatmósferaprimitiva,dondenoexistíaoxígenomolecular;partedeestaaguaseenfrió,condensándoseparaformarelestadolíquidoysólidodelaguaqueactualmenteconocemos.
Nitrobacter.Tipodebacte-riaaerobiaqueenunecosis-tema, convierte los nitritosennitratos,menos perjudi-cialesparalasplantas.
37BASES DE LA ECOLOGÍA
EvidenciasrecientesexperimentalesdemuestranqueelaguaestápresenteenlaTierradesdehace3,800millonesdeaños.
Enfechasrecientessediscuteunanuevateoría,lacualsuponeunorigenextraterrestredelagua;estateoríapropuestaporTobias,MojzsisyScienceweek,esapoyadapornumerososestudiosrealizadosporlanasa,loscualesafirmanqueelaguallegóalaTierraenelinteriordemeteo-ritosorestosdecometasquealimpactarenlaTierralaliberaron;elproblemaesconocerdedóndeprovienenlosmeteoritosolosrestosdecometas.
EntremásnosalejamosdelSol,losasteroidespresentanmayorporcentajedeaguaensucom-posiciónyalgunosalcanzanhasta17%deaguaenformademineraleshidratados.
LoscometasqueprocedendelcinturóndeKuiper,másalládeNeptuno,puedenllegara50%demasahídrica.Sinembargo,cuantomáscercanosaMartemásrocosaeslacomposicióndelosasteroides,porloquesecreequetantolaTierracomoMarteseformarondemateriamuyseca.
Lacaídademeteoritosen laTierraproveyóconcentracionessignificativasdeotroselemen-tosymoléculasquímicasala“sopa”dondeseformaronmacromoléculasorgánicas.Algunoscomunicadosdecientíficosdelanasainformanrespectoadescubrimientosqueconstituyenlaprimeraevidenciasólidaparaestesuceso;porejemplo,elanálisisdelcometaS4linearhamostradosimilitudesentrelacomposiciónyestructuraquímicadeésteconelaguaqueexisteactualmenteenlosocéanosdelaTierra.
Apesardequeambasteoríassonmuydistintasytienenpocoencomún,ningunadeellasex-plicadeltodoelorigendelaguaenelplaneta;lavolcánicahabladeunaformaciónmasivadeaguaenelinteriordelaTierra,procesoquefuedesarrollándoseparalelamentealaformacióndelaatmósferaprimigenia,generadaporreaccionesquímicas.
Elacrónimodenasasigni-fica National Aeronauticsand Space Administration,queenespañolquieredecirAgenciaNacionaldeAero-náutica y AdministraciónEspacial.
Figura 1.27CinturóndeKuiper.
38 UNIDAD I
Porotrolado,sibienlapresenciadehieloenalgunosplanetas,lalunayalgunoscometasapoyalateoríaextraterrestre,losnivelesdexenónpresentesenlaatmósferaterrestresondiezvecesmayoresquelospresentesenloscometas,aunquesedebeconsiderarqueestavariaciónpuedeestarinfluen-ciadaporlascondicionesdegravedadenlaTierra,diferentesalasdeloscometas,yqueelxenón—comogasnoble—nosufrereaccionesquímicasynopuedeserfijadocomocompuesto.Enestecasola interpretacióndelacantidaddexenónpuedeserusadacomopruebatantoparaaceptarcomopararefutarlateoríaextraterrestre,dependiendodecómoseinterpretenestoshallazgos.
Lasconsideracionesanterioressugierenunorigenmixto,yquedanabiertaslaspuertasalplan-teamientodeotrasnuevasteorías.
Elaguaenlasuperficieterrestre,comoyaseindicó,correspondea75%deésta,lacualsedis-tribuyeenaguaoceánicayaguacontinental;laoceánicacorrespondea97.46%deltotal,enloscasquetespolaresyglaciares1.75%,elrestosedistribuyeentrelagos(0.012%),ríos(0.0002%),atmósfera(0.001%),humedaddelsuelo(16.5%)yseresvivos(0.0001%).
Elmovimientodelaguaen laTierraysubalance implicanuncambiocontinuodegrandesmasasdeaguadeunestadofísicoaotro,asícomosutransportedeunlugaraotro.Alosvolú-menesdeaguaquesondesplazadosdeundepósitoaotroenundeterminadotiempo(unaño)seconocecomobalancehídrico.
Laproporcióndeaguaqueseevaporaenlosmaresyocéanosesdeaproximadamente502,800km3;porotrolado,lacantidadqueprecipitaesmenorde458,000km3.Estosvolúmenesdeaguasemuevenporlaatmósferahastallegaraloscontinentes.
Figura 1.28Ciclohidrológico.
39BASES DE LA ECOLOGÍA
Unavezquellegaaloscontinentes,endondelaprecipitacióncorrespondeaunvolumende119,000km3ylaevaporaciónesde74,000km3; ladiferenciasedesplazaalolargodelcon-tinentehaciaelmaryunaciertaproporciónesretenidauntiempoporlosorganismosvivos,hastaquellegatambiénalmar,detalformaquelaevaporaciónylaprecipitacióndelaguaenelplanetasoniguales;duranteeltiempoquetardaenllegaralmar,elaguaesresponsabledemodificacionesfisiográficasdelasuperficieterrestre.
Puestoquelacantidadglobaldeaguanovaríasedicequeelbalanceestáenequilibrioypuededarsedemaneraindefinida.
Apesardequeseestádesplazandocontinuamentedeunreceptáculoaotroycomolosvolúmenesdeéstossonmuydistintos,elaguapermaneceencadaunodeellosuntiempodeterminado.
Eltiempodeestanciaotiempomediodeunamoléculadeaguaenunreceptáculonospermiteconocereltiempoqueseríanecesariopararenovareltotaldelaguacontenidaencadaunodeestosdepósitos.
Latemperaturaesunelementoquetambiénlimitalapresenciadepoblacionesycomunidadesdeplantas;bajocondicionesdeunaprecipitaciónde1000mmomássepresentanzonasbos-cosas,peroeltipodebosque(abetos,pinos,etc.)estásujetoalatemperatura.
Losárbolesquetienenuncambioestacionaldehojas,soportantemperaturasbajocero,perosusestacionesdecrecimientodebensermáslargas,esporestoqueespeciesdeciduasseen-cuentranenlatitudestempladas,dondeexisteunaprecipitaciónadecuada.
Finalmente,existenlosárbolesmesofilosqueliteralmentesignifican“dehojaancha”yquesonsiempreverdes,loscualesnotoleranbajastemperaturasysuéxitoestábasadoenestacionesdecrecimientocontinuo.
Enundesiertocalienteencontramosespeciesmuydiferentesalasqueseencuentranenunde-siertofrío;sinembargo,lasáreasdondelaprecipitaciónnoseamayora250mm,seránlugaresdondehabrápocasespeciesqueseantolerantesalasequía.
Latemperaturaejerceunaimportanteinfluenciaenlaevaporacióndeagua,haciendoqueesteprocesodeevaporaciónseamásrápidoatemperaturasaltas;portanto,enlaszonasdetransiciónentredesiertosypastizales,ydeéstosabosques,existennivelesmásaltosdeprecipitaciónqueenlaszonasfrías.
Enlaszonaspolares,cadaveranoocurreundescongelamientodelacapamássuperficial,perodebajodeestasuperficieseencuentraelpermafrost,capaqueevitaquelasconíferasydemásárbolespropiosdeestaszonaspuedanextendersehaciaelnorte,permitiendoúnicamenteelcrecimientodepequeñasplantasenloquesedenominalatundra.
Investigalasespeciesmásrepresentativasdelasdiferentesaltitudesytemperaturaspresentadas.Buscalasexistentesennuestroestadoycoméntalasenclasecontumaestro.
Deciduas. Especies arbó-reas que poseen hojas quecaducan o cambian cadatemporada.
Elpluviómetroeselapara-toconelquesemidelapre-cipitacióndelagua,yéstasecalcula midiendo la canti-daddeaguaquecae sobreunmetro cuadrado de su-perficiedurante24horasyexpresandoesacantidadenlitrospormetrocuadrado.
Elprincipiodelosfactoreslimitantesaplicatambiénencasosdetemperatura.
40 UNIDAD I
1.2.2 Factores bióticos
Seconsideranfactoresambientalesbióticosalasinteraccionesentrelosseresvivosqueprovocanalteracionesenlabiologíaolaconductadelosindividuosqueseencuentranendeterminadazona.
Engeneral,losfactoresbióticosseclasificanen:relacionesintraespecíficaseinterespecíficas.
Lasrelacionesintraespecíficassedividenendos:
1. Competenciaintraespecífica.Cuandolosanimalesdeunaespecieutilizanlosmismosrecur-soscomoagua,oxígeno,salesminerales,presas,etcétera.
2. Asociacionesintraespecíficas.Losseresvivosobtienengrandesbeneficioscuandointegranuna sociedad: defensa contra los depredadores; cooperación para obtener alimento, asícomoelcuidadoconjuntodeladescendencia.Algunosson:
• Colonial,enlacuallosindividuosquedesciendendeunprogenitorpermanecenunidostodasuexistencia;ejemplo,lospólipos.
• Familiar,constituidaporindividuosemparentadosentresí,comoenelcasodelasavesylosmamíferos.
Loscloroplastosseencuen-tranúnicamenteenlascélu-lasvegetalesyestánubicadosdentrodelcitoplasma.
Figura 1.29Asociaciones.
41BASES DE LA ECOLOGÍA
• Gregaria,formadaporindividuosquenoestánemparentadosdemaneradirectayqueseunenparaobtenerunbeneficiomutuo;ejemplo,mamíferosenmanadas;
• Estatal,integradaporindividuosquepresentansociedadesconjerarquíasydistribucióndeltrabajo;ejemplos,hormigas,abejasytermitas.
Lasrelacionesinterespecíficassedividenendos:
1. Competenciainterespecífica.Competenciaquetienelugarcuandoorganismosdediferentesespeciesusanunmismorecursolimitado;porejemplo,unlagodondetodoslosorganismosdedicholugarbeben.
2. Relacionesinterespecíficas.Lasquemantienenindividuosdediferentesespecies.Enlama-yoríadeloscasosesdeíndolealimentaria;ejemplo,lasquesedanentreloscarnívorosyloscarroñeros.
Algunosejemplosrelacionadosconlaobtencióndealimentoson:
• Depredación,queeslarelaciónenlaqueunorganismo,eldepredador,sealimentadeotroorganismovivoyéstemuere.
• Ramoneadores,organismosqueatacanaungrannúmerodepresasalolargodesuvidaperonoacabanconlavidadesupresa.
• Parasitismo,dondeelparásitoviveenelhospedador,obteniendodeélalimentoyhospedaje.
Existenotrasrelacionesquesedanentrelosorganismos,lascualesnosondetipoalimentario,sinoquecumplenotrasfuncionescomo:
• Mutualismo,asociaciónentreorganismosdeespeciesdiferentesquereportabeneficiosaam-bosasociados;ejemplo,elrinocerontequetieneinsectosenlapiel,yelpájaroquesealimentadelosinsectos.Elavesealimentayelrinoceronteseliberadeparásitos.
• Amensalismo,lacualsedaporexistentecuandounaespeciecompitecontraotrayunadeellasesganadora,perosinrecibirningúndaño.Porejemplo,lacompetenciaporluzentredosespeciescomoelPino spyelQuercus sp.enunbosque,dondeelprimeroleganaalsegundolaluzalcrecerrápidamenteensusprimerasetapasdevida.
• Simbiosis,queesunavariedaddelmutualismoenlaqueentrelasdosespeciesasociadasexisteunarelaciónpermanentedemaneraqueformauntodoorgánico;porejemplo,lasfloresylasabejasdurantelapolinización.Lasfloreslogransureproducciónylasabejasobtienenalimento.
• Comensalismoyelinquilinismo,unaespeciesebeneficiaylaotrapermaneceindiferente,estoocurreenespeciesdepecespequeñas,quesealimentandelosrestosdecomidaqueseencuen-tranatoradosenlosdientesdepecesmásgrandes,peronoesobligado;elpezgrandepuedevivirsinlanecesidaddequelospequeñoslelimpienlosdientes.
Investigamásejemplosdecadaunadelasrelacionesquesedanentrelosseresvivos.Expónlasenclase.
42 UNIDAD I
Deacuerdoconeltipodeactividadesquedesarrollan,losorganismosseclasificanenproductores,esdecir,queelaboransupropioalimentoapartirdesustanciasinorgánicasyquesedenominanautótrofos;ylosconsumidores,nopuedenproducirsualimentoyquienestomanlosnutrientesdelosproductores;sellamanheterótrofos.
Losorganismosrepresentativosdelosautótrofossonlosvegetales,loscualesrealizanunprocesollamadofotosíntesis,dondeseutilizalaluzsolarcomoenergíaenpresenciadeaguaydióxidodecarbonoparaobteneralimentosquenutranalasplantas.Dichoprocesoserealizaenunaestructuradenominadacloroplasto,ycomoresultadoseobtienenglucosayoxígeno.
Losheterótrofossedividenen:
• Consumidoresprimariosoherbívoros,organismosquesealimentandeproductores• Consumidoressecundariosocarnívoros,quesealimentandeconsumidoresprimarios• Consumidoresterciariosocarnívorossecundarios,quesealimentandelacarroña• Descomponedoresodesintegradores,loscualessenutrendelosorganismosmuertosolosdesechosdeéstos,loscualesliberanciertoselementosqueposteriormentesonutilizadosporlosautrótofos.Aquíencontramosalosmicroorganismoscomolosprotozooarios,loshongosylasbacterias.
I. Conlainformacióndada,realizaundibujodonderepresentesunacadenatróficayejemplosdecadaunodeloseslabonesquelaintegran.
II. Investigacuálessonlosorganismosqueproducenlamayorcantidaddeoxígenoenelplaneta.¿Porquéseencuentranenpeligrodedesaparecerydequémanerapodríastúsolucionarlo?
Figura 1.30Fotosíntesis.
La fotosíntesis es el fenó-menomás importante rea-lizadoporlosproductores,ya que se encuentran aliniciodelaredalimenticia,esdecir,sinoexistieraesteproceso,ningunodenoso-trosexistiría.
43BASES DE LA ECOLOGÍA
1.3 POBLACIÓN
Porpoblaciónseentiendealconjuntodeorganismosdelamismaespeciequeseencuentraenunlugardeterminadocompartiendorasgossimilares,porejemplo,alimentación,vivienda,etc.,queposeenunaaltatasadereproducciónyrequerimientossimilaresparalasupervivencia,utilizandounespaciodiversoparadisponerderecursos.
Lascaracterísticasquedefinenaunapoblaciónsonelefectoresultantede la interaccióndeelementosintrínsecos,delaecologíaensíyextrínsecosdelmedioenquehabitan.
Laspropiedadesbiológicasdeloselementosintrínsecosserefierenalresultadodelaexpresióndelosgenescompartidosporlosintegrantesdelapoblación,estosignificaquelosindividuospuedentenerpreferenciasdeparejaohábitat;ytambiénparaprotegersecontrapeligros,man-teniendolaindividualidadcooperando,eintegrandounapoblacióncompitiendo.
Losfactoresextrínsecos,sinembargo,sonengranmedidaresponsablesdelascaracterísticasdeunapoblación,representandolasvariacionesentredimensionesespacialesytemporales.
Tambiénsedebeconsiderarqueexisteunadimensiónalternaytemporal,estudiadaenladiná-micadepoblaciones,dondeseanaliza:
• Esperanzadevida • Variaciónpoblacional• Estructurasocial• Interaccionesindividuo-individuooindividuo-ambiente
Estascaracterísticasnospermitenconoceraldetalleloqueocurredentroyfueradeunapobla-ción.Sinembargo,existenotraspropiedadesquedefinenalapoblación:
Eltamaño,seentenderíacomoelnúmerooporcentajedepoblaciónenunespacioytiempodeter-minadoquetienelafinalidaddeexpresarlacantidaddeindividuosysurelaciónconelambiente.
Loanteriorsirveparaconocer ladistribuciónde lapoblación,mostrando,porunaparte, lapresiónsobrelosrecursosnaturalesy,porlaotra,lavulnerabilidaddelapoblaciónalosefectosdeloscambiosclimáticosprovocadospordiversosfactores.
Existentrestiposdedistribuciones:
Distribuciónaleatoria (cuadroA), lacual implicaqueexiste lamismaprobabilidaddehallarindividuosencualquierpuntodelespacioestudiado.
Distribuciónuniforme(cuadroB),queinfierequelasdistanciasqueexistenentrelosindividuossoncasilasmismasdentrodelapoblación.
44 UNIDAD I
Distribuciónagregada(cuadroC),enlacuallosorganismosseagrupan,dejandoporcionesdeespaciodesocupadas.
Estosconceptossonmásfácilmenteaplicablescuandosehabladeorganismossésilescomolasplantas.
Ladensidadsedefinecomoelnúmerode individuosporunidaddevolumenoáreadondeocurren.
Paraentendermejorestadefinición,podemosverejemplosenelsiguientecuadro:
Diatomeas 5millonesdeindividuos/m3
Artrópodos 500milindividuos/m2
Árboles 0.0486individuos/m2
Tasa de natalidad, lacualdaelpromedioanualdenacimientosdeorganismosenciertolugar.Sueleserelfactordecisivoparadeterminarlatasadecrecimientodelapoblación.Dependedevarios factores,principalmentedelnivelde fertilidadyde la estructuraporedadesde lapoblación.
Tasa de mortalidadeselnúmerodedefuncionesdeungrupodeterminadodeorganismosenunperiododado;sepuedenclasificarcuandolosorganismosestánenfermos,deedadavanzada,machosohembras,etcétera.
Unamigraciónescualquierdesplazamientodeorganismosdesulugardeorigenaotrodestino,cambiandoderesidenciademaneramomentáneapordiferentesrazones:alimentación,protección,cambiodeestaciones,etcétera.
Elcrecimientopoblacionalesunfenómenobiológicoligadoalacapacidadreproductivadelosseresvivos.Sevaaencontrarlimitadapordiferentesfactorescomosoncarenciadealimento,aumentodedepredadores,temperaturasadversas,entreotros.
Sésiles.Organismosconpocoonulomovimiento.
Figura 1.31Distribuciónalea-toria,uniformeyagregada.
Elanimalque realiza lami-gración más grande es unave llamada Charrán delÁrtico(Sterna paradisaea),via-jando una trayectoria anualde35,000km(idayregreso),casi la circunferencia de laTierra.
Figura 1.32Sterna paradisaea.Avemigratoria.
45BASES DE LA ECOLOGÍA
Buscaunejemplodecadaunadelaspropiedadesquedefinenalaspoblacionesydibújalo.Compárteloscontuscompañerosdeclase.
Construccióndeunatabladevidayanálisisdelcrecimientopoblacional
Objetivo.Porequipos,construirunatabladevidaparaunsectorpoblacionaldellugardondevives.
Procedimiento
Realizarvisitasdeobservaciónalosdiferentescementeriosdetulocalidad.Observarfechasdenacimientoydemuerte.Inferirelsexoylaedad.Construirlatablaapartirdelaclasificacióndelosgruposdeedades,loscualesdeberánsernumerados:grupo1de0a4años,grupo2de5a9años,etcétera.
Resultados
Analizaaquégrupodepropiedadespertenecen.¿Soncaracterísticasintrínsecasoextrínsecas?¿Porqué?¿Conquéotraspropiedadespuedesrelacionartusresultados?Conestosdatos,presentaconclusionesygraficalosresultadosparapresentarlosenclase.
Crecimiento poblacional
Eselcambiodelapoblaciónenunciertotiempo,ysecuantificacomoelcambio(au-mentoodecrecimiento)delnúmerodeindividuosqueformanunapoblación,endeter-minadotiempo.
Lasfasesdelcrecimientopoblacionalestándadasporfactoresexternos,comosemencionó,perotambiénporfactoresinternos,comopuedenserenfermedadespropiasdelasespecies.
Laspoblacionespuedenpresentarcrecimientosdedosformas:
Crecimiento exponencial,enelcuallosorganismoscrecenennúmerodeformaaceleradaenuntiempodeterminadoaloesperado,graciasalaabundanciadeotrosfactoresquedichapoblaciónusaparasusupervivencia,comopuedeseralimento,recursosnaturalesyviviendas.(VerFig.1.33a).
Crecimiento logístico o sigmoidal,dondelaspoblacionesqueaumentanrápidamentesunú-mero,sevuelventannumerosasquelleganfinalmenteaunestadodeequilibrio.Estosignificaunbalanceentrelatasadenacimientosylatasadedefuncioneso,elporcentajedeobtencióndealimentosylatasaderecuperacióndelecosistemaparapoderpropor-cionarmás.(VerFig.1.33b).
46 UNIDAD I
Factores limitantes: competencia y depredación
Dosdelosfactoresquelimitanelcrecimientodeunapoblaciónsonlacompetenciaylade-predación.
Competencia esuntipoderelaciónecológica,entrevariosindividuosdelamismaodis-tintasespecies,perodelmismoniveltrófico,dondeelalimentopuedeserelmismo.Portanto,larelaciónsepresentacuandoexisteunanecesidaddeunrecursodeusocomún.
Depredacióncomprendelapresenciadeunorganismodeunaespeciequesedenominapresa,lacualmuereparaalimentaraotroorganismodeunaespeciedistinta,quesellamadepredador.
Figura 1.33 a y bCrecimientoexpo-nencialycrecimientologístico.
47BASES DE LA ECOLOGÍA
Laspoblacionesnaturalesmanifiestanciertaestabilidadcuandoelpotencialbióticoescontroladoporfactoresambientaleslimitantes(espacioyalimento).
Laestabilidadenlaspoblacionesestáreguladatantoporfactoresdecarácterintrínsecoasícomofactoresextrínsecos,loquepermiteunaestabilidaddelasmismas;lasprimerasson:lacompeten-ciaentrelosindividuos,yaseaporelalimentooelespacio,densidad,natalidad,mortalidadyenlassegundasporlosfactoresambientalescomoelclima,latemperaturayelagua.
1.4 COMUNIDAD
Elmedioenelquesedesarrollanlosorganismossedenominahábitat,estetérminocorrespon-dedemaneramássimplealespacioqueocupaunapoblaciónogrupodeindividuosdeunaespecie;serefiereallugardondedesarrollansuvida.
Eltérminohábitatcambiaabiotopocuandohablamosdeunacomunidad;esdecir,estamosha-blandodemuchoshábitatsendondesedesarrollandiferentesindividuosypoblaciones.
Biotopoesunconceptoquenospermitedefinirelespaciofísicodondecoexistendiversaspoblaciones,yquelesofrecelascondicionesparaeldesarrollodesuexistencia.
Podemossepararloentresconceptos:edafotopoalreferirnosalsustrato;climatopoencuantoalascaracterísticasclimáticasehidrotopoalconsiderarlosfactoreshidrográficos.
Loanteriorcorrespondealhechodequemuchaspoblacionesnoestánaisladas,sinoqueenocasionescompartenunmismoambienteyestableceninteraccionesinterespecíficas.
Enel temaanteriorexplicamosvariasdeellas,quesonestablecidasporpoblaciones, comosimbiosis,mutualismo,parasitismo,etcétera.
Figura 1.34Conjuntodepobla-cionesinteractuando.
Biocenosis.
48 UNIDAD I
1.4.1 Definición
Laspoblacionesnosepresentanaisladasenelambiente,sinojuntoconotrasconlasqueinte-ractúanconstituyendoloquesedenominacomunidades.
Esdecir,lascomunidadescomprendentodaslaspoblacionesdeorganismosquehabitanunambientecomúnyqueinteractúanentresí.
Estasinteraccionessonlasfuerzasprincipalesdelaselecciónnatural,entremásgrandeseaelespacioqueocupanymayorelnúmerodepoblacionesesposibleunamáslargacoexistencia;otracondicióndelascomunidadesesqueseencuentranencontinuocambiodetalformaquesongruposdinámicosdeorganismos.
Generalmentelosorganismosquecaracterizanunacomunidadsonlasplantasydependiendodeladiversidadycantidaddeellaspodrádesarrollarseotravariedadycantidaddeanimales.
Enlosambientesnaturalesesposibleencontrarvariascomunidades,unejemploclarodeellosonlosmares,yaqueenlasuperficiepodemosubicarcomunidades,asícomoenlosfondospedregosos o arenosos, también encontramos comunidades en los desiertos, los campos yhastaenlaszonaspolares.
Comunidadeselconjuntodeespeciesopoblacionesqueconvivenenunlugarytiempodeterminados.
Unaspectopocotratadoenlosdiversoslibrosdeecologíaeselhechodequedosescuelassonlasquenoshanaportadoinformaciónsobrelaorganizacióndelavidaenelplaneta;enAmé-ricalostrabajosdeClements,GleasonyOdumsobreecologíavegetal,desde1912,manejanelconceptodecomunidadcomoelconjuntodepoblaciones;porotrolado,MöebiusenEuropadesde1877,ensustrabajosdebiologíamarinalopresentacomobiocenosisosenodelavida,alconjuntodepoblacionesqueinteractúanentresí.
1.4.2 Estructura de la comunidad
En lascomunidadesencontramosgrandiversidaddepoblacionesysiempre tendremosunacomolamásabundante,siendoéstaladominanteylaqueensíntesisleimparteelnombrea
lacomunidad;comoejemplotenemoselbosquedeencinos(Quercus sp.),dondeelencinoeslaplantadominante.
Podemosencontrarcomunidadesgrandesopequeñas,enestesentidolasmayoresoconmuchaspoblacionestienenunama-yorposibilidaddegenerarunaorganizaciónque lespermiteunaexistenciademayortiempocomocomunidad,porsudi-versidadypuntodeestabilidad, aunque loanterior implique
Figura 1.35Depredadorcomien-dosupresa.
49BASES DE LA ECOLOGÍA
mayorcomplejidad;adiferenciadelasmenores,enlascualeslaspocasespeciesopoblacionesexistentesimpliquenundesarrolloevolutivomenordelasmismas.
Otroaspectoaconsiderarsonlosprocesosevolutivosdelascomunidades,queocurrenporlain-teracciónqueseestableceentrelasdiferentespoblacionesyaquesitenemosencuenta,porejem-plo,lostérminos“depredador-presa”entoncespodemosconocerelfuncionamientodeellas.
Dentrodelascomunidadesocurrendiversoseventosqueexplicanelcomportamientodelasmismas, algunosdeellos fueronexplicadosen la secciónde factoresbióticos, sinembargo,existenotroscomoladiversidaddeespeciesylariquezadelasmismas.
Ladiversidaddeespeciesobiodiversidadsepuedeexpresarcomoalfa,betaogamma,yéstaspuedenserdeterminadasmediantelasecuacionesdelosíndicesdediversidad,comoseveenlasiguientefigura:
• Alfa.Riquezaespecíficadeunacomunidadlocal• Beta.Cambiodecomposiciónespecíficaalolargodeungradienteambientalogeográfico.Diversidaddehábitats.
• Gamma.Riquezaespecíficadeunaregiónocontinente
Estabiodiversidadseencuentra siempreenunflujoconstantedeenergíaciclada,elcual sepresentaacontinuación.
1.4.3 Flujo de energía
Comoseexplicó,existenniveles tróficosquepermitenque laenergía lumínicacapturadaporlasplantasytransformadaenenergíaquímica,fluyaentrelosdemásorganismosquehabitanlaTierra.
Elprocesoserealizamediantelafotosíntesis,lacualproporcionaesaenergíaparamanteneralasespeciesheterótrofas.
Tabla 1.3Ecuacionespara
determinaríndicesdebiodiversidad.
50 UNIDAD I
Considerenunbosque,enelcualaúnexistenco-nejos, ratones,serpientes,águilas; si recordamoscuál es la tramade lavida enestos lugares, en-toncespodríamosencontrarquelosconejossonlos principales depredadores de las plantas; sinembargo,auncuandoexistan losconejosenes-tos lugares, lasplantasnoseacaban,podríamospensarqueseencuentranengrancantidadoquesereproducenrápidamente,locualnoescierto,yaquealigualquelosconejosyratones,tenemosserpientesyéstasdepredanalosconejosyrato-
nespero,almismotiempolaságuilasconsumenserpientes,detalmaneraqueseestableceunvínculoalimenticioentre:
Plantas——ratonesyconejos——serpientes——águilas
Encuantoalaextensión,lascomunidadespuedensercomounlago,undesniveldeunrío,unbosquedeencinos,unarrecifedecorales,dondesedancondicionesquedefinenestetipodecomunidad.
Nichosepuededefinircomoelpapelquedesempeñaunaespecieenlacomunidad;demaneratécnicapodemosdecirqueelnichoeslafunciónqueocupaunaespecieenunacomunidadounecosistema.
Lascomunidadesdebentenercontinuidadeneltiempo,esdecir,laspoblacionesquelascompo-nenvaríanencantidaddeindividuos,estosedebeaqueexistecompetenciaporelalimentoyelespacio,lograndosobrevivirlosmásadaptadosalascondicionesambientales.
Cuandounacomunidadseintegra(deacuerdoconlaexpresadoenlasecciónanterior),sabemosquedebetenerorganismosautótrofos,heterótrofosensusdiferentesnivelesydescomponedores,todosellosdebenreorganizarseconelobjetodepresentarciertaestabilidadencuantoalnúmerodeindividuosopotencialbiótico,esdecir,cuandonosepresentauncrecimientonetodebiomasaenlaspoblacionesoproductividadbiótica,lascualesseencuentranbiendesarrolladasyporlotantomadurasyorganizadas,cuandounacomunidadalcanzaestegradodedesarrollodecimosqueesunacomunidadclímax;ejemplosclarosdeestegradodedesarrollosonlosbosquesylasselvas,lascualessevenalteradaspordestruccióndesuscomponentesporelhombre.
Lascomunidadesquealcanzansuestabilidadestánsujetasacambiosporaccióndelhombreouncambioenelambiente;cuandoestoocurrelacomunidadiniciaunareorganizacióndelases-peciesafectadasbuscandorestaurardenuevosuestabilidad,estolopuedelograrproduciendomásorganismosdelapoblaciónafectadaosielcambioesdemasiadoextremo,entoncesotrasespeciesocuparánelnichodelaespecieafectada.
Estosmecanismosquefavorecenlaestabilidaddelascomunidadesylosecosistemassepuedenreduciralosllamadosmecanismoshomeostáticos,loscualesconsistenen:
Figura 1.36Lasespeciesheteró-trofasobtienenener-gíadelafotosíntesis.
51BASES DE LA ECOLOGÍA
Homeostasisoretroalimentaciónposi-tiva,cuandounaespecieAfavoreceeldesarrollodelaespecieB,silaprimeraespecie aumenta sucantidadentoncesla especie B aumentará su número;comoejemplopodemosanalizarlare-lación simbiótica de la bacteriaRhizo-bium sp.yelfrijol(Phaseolus vulgaris);siseincrementalaproduccióndelabacteriasefavorecerálaformacióndebiomasaenlasplantasdefrijol.
Homeostasisoretroalimentaciónnega-tiva,cuandounaespecieAconsumealaespecieB;siestaespecieBesunpastoylaespecieAfueunconejointroduci-doeneselugar,ésteconsumirápastodemaneraabundantehastaquealversere-ducidoyexistafaltadealimentoparaelconejoéstetendráunareducciónensupoblaciónporfaltadealimento.
Otro concepto importante en la explicacióndel comportamiento de las comunidades es lasucesiónecológica;términoutilizadoparaexplicarloscambiosquesepresentanenunacomu-nidadounecosistemaatravésdeltiempo;estoscambiossepresentandelasiguientemanera:despuésdeunaerupciónvolcánicayqueelmaterialmagmáticoseenfría,apareceunaseriedeorganismoscolonizadorescomobacteriasylíquenes,loscualesinicianladegradacióndelma-terialrocoso,favoreciendolapresenciadeotrotipodeorganismoscomosonlasbriofitasyloshongosoriginandolaformaciónyestructuracióndelsueloenelmaterialmagmático,paraqueposteriormentesedesarrollenhierbas,arbustosyárboles,parafinalizarconelbosqueoselvaqueconocemos;aestoseleconocecomosucesiónprimaria.
Elprocesoanteriorseharealizadoalolargodemillonesdeañosyasíobservamosunagranva-riedaddecomunidadesennuestroplaneta;sinembargo,enciertosperiodosdeespacio-tiempo,estascomunidadessevensujetasalaaccióndefactoresambientalesexternosquepuedenafec-tardeunamaneradestructivalasproporcionesdeindividuosenlaspoblaciones,asícomotambiénfactoresinternos;cuandounacomunidadoecosistemaesdestruidaofuertementeafectadaodaña-da,entoncesempiezanallegarnuevasespeciesqueocupanloshuecosdejadosporlasanterioreshastavolveraalcanzarlaestabilidad;aestoseleconocecomosucesiónsecundaria.
Figura 1.37Retroalimentaciónpositivaynegativa.
52 UNIDAD I
1.5 ECOSISTEMA
1.5.1 Definición
Unecosistemaesunacomunidaddeespeciesqueinteractúanentresíyconloselemen-tosquímicosyfísicosqueconstituyensuambiente.
Elecosistemafuncionacomounareddinámicadeinteraccionesbiológicas,químicasyfísicasquesustentanunacomunidad,permitiendocambiosenlascondicionesambientales.Comoenlacomunidad,eltamañodeunecosistemaesvariableysedefineentérminosdeloquesedeseaestudiar.Todoslosecosistemasensuconjuntoconstituyenlaecosfera.
Unecosistemaqueesunsistemaecológico,presentavariostiposdefronterassiloapreciamosdesdeelpuntodevistatermodinámico;unaesdiatérmica,lacualpermiteelflujodeenergíaentreelecosistemaocomunidadyelentorno;laadiabática,lacualsólopermiteintercambiomecánicoyporúltimolaaislante,quenopermiteintercambioentreelsistemayelentorno.
Losecosistemassedefinenregularmentecomosistemasabiertos(diatérmicos)porqueinter-cambianenergíaconotroscercanosyconelentornoengeneral;esosignificaqueexisteunacontinuacorrientedecaptaciónypérdidadesustancias,energíayorganismos.Suscomponen-tescaracterísticosseagrupanendos:elabióticoyelbiótico,términosqueyaestudiamos.
Investigaacercadelassecuoyasydelárboldeltule.¿Cuáleshansidosusestrategiasdesupervivencia?Repórtaloatuprofesor.
1.5.2 Flujo de materia y energía (ciclos biogeoquímicos)
Losnutrientes,sustanciasesencialesparalavida,soncicladosenlabiósferadesdetiemposre-motosenlosciclosbiogeoquímicos.Enestosciclos,losnutrientessemuevendesdeelambien-teatravésdelosorganismos,yluegosonregresadosalmedio.Todossonimpulsados,directaoindirectamente,porlaenergíadelsolylagravedad.
Existentrestiposdeciclosbiogeoquímicosqueseencuentraninterconectados:
• Ciclos gaseosos, los nutrientes se encuentran circulandoprincipalmente en la atmósferaylosorganismosvivos.Enéstos,loselementossereciclanrápidamenteendíasoinclusohoras.Losprincipalessonlosdelcarbono,nitrógenoyoxígeno.
• Ciclossedimentarios,losnutrientescirculanentrelacortezaterrestre(suelo,rocaseinclusi-veelfondomarino),lahidrosferaylosorganismosvivos.Loselementosnosereciclantanrápidamentecomoenlosciclosgaseosos.
• Ciclohidrológico,elaguacirculaentreelocéano,elaire,latierraylosorganismosvivos.ÉsteeselcicloquedistribuyeelcalordelsolenlasuperficiedelaTierra.
53BASES DE LA ECOLOGÍA
Entrelosciclosgaseosos,eldelcarbonoesunodelosmásimportantesyaqueeselelementofundamentaldeloscarbohidratos,grasas,proteínas,losácidosnucleicosyotroscompuestosorgánicosnecesariosparalavida.Esteciclosebasaeneldióxidodecarbonodisueltoenlaatmósferayenelaguaparacompletarse.
Losproductores(esdecir,losorganismosqueseencuentranenlabasedelapirámidetrófica),absorbeneldióxidodecarbonodelaatmósferaodelagua,yutilizanlafotosíntesisparacon-vertirelcarbonodelCO2enelelementoprincipaldecompuestosorgánicoscomolaglucosa.Luego,lascélulasdelosproductoresqueconsumenoxígenoydelosconsumidoresefectúanlarespiraciónaeróbica,enlaquesedescomponelaglucosayotroscompuestosorgánicoscom-plejos,yoxidaelcarbonodenuevoadióxidodecarbonoenlaatmósferayelagua.
Paravisualizarlo,podemosimaginarquecadaaño,lamitaddelcarbonoqueentraenlaatmós-feraenformadeCO2estomadoporlosproductoresdelosmaresyocéanos.
Loanteriorquedamejorexpresadoenlasiguientefigura:
Partedelcarbonodelatierraesretenidoensusprofundidadesduranteperiodoslargoscomoconstituyentede loscombustiblesfósiles(petróleo,gasycarbón),hastaquesonextraídosyliberadosalaatmósferaenformadeCO2,aligualqueelqueesliberadodelaserupcionesydelarespiraciónaeróbica.
GranpartedelCO2sedisuelveenelagua,proveyendodecarbonoquepermitelaformacióndeconchasyesqueletosdeorganismosmarinosquevandesdelosmáspequeñosprotozoarios,hastalosgrandescorales.Almorirestosorganismos,susrestossedepositanenelfondodelle-chomarinoysevandescomponiendopocoapoco,liberandonuevamenteelCO2alaatmósfera,reincorporándosealciclo.
Elciclodelnitrógenoesunodeloselementosmásabundantesyaquelatroposferaseencuentraintegradaen78%deesteelementoyloencontramosformandopartedelosácidosnucleicos.
Figura 1.38Ciclodelcarbono.
54 UNIDAD I
Sinembargo,ensuformapura(N2),noesposibleutilizarlodirectamentecomonutrienteporlasplantasolosanimalesgrandes.Portanto,estegasesconvertidoencompuestossolublesenaguaquecontienenionesnitrato(NO3
-)eionesamonio(NH4+),loscualespuedenserabsorbi-
dosporlasraícesdelasplantas,formandopartedelciclodelnitrógeno.
Lafijacióndelnitrógenoparalasplantasesrealizadaprincipalmenteporciertasbacteriasqueha-bitanenelaguaysuelo.UntipodebacteriaqueviveenlasraícesdelasplantasesRhizobium,éstaformanódulosyseencuentraprincipalmenteenleguminosascomoelfrijolyenlostréboles.
Lailuminacióntieneunpapelfundamentalenelciclamientodeesteelemento,alhacerquere-accionejuntoconeloxígenodelaatmósferaformandoóxidonítrico(NO),elcualasuvezsevuelveacombinarconeloxígenodelaatmósferaconstituyendodióxidodenitrógeno(NO2),quereaccionaconelvapordeaguayvuelvealatierraenformadeácidonítricodisueltoenagua.Deestamanera,lasplantasylosanimalesobtienenelnitrógenocomoalimento.Poste-riormente,cuandoelnitrógenoharealizadosufunciónenorganismosvivos,esliberadoalaatmósferaporotrasbacteriasparainiciarnuevamenteelciclo.
Entrelosciclossedimentariosencontramoseldelfósforo.Esunelementoesencialdelasplan-tasydelosanimales.Ennuestrascélulas,elfósforoseencuentraintegrandoeladn,ademásdelatp,moléculafundamentalparalarespiracióncelularyelalmacenamientodeenergía;tambiénlohallamosformandohuesosydientes.
Elciclodelfósforoseefectúadesdelautilizacióndelosdepósitosdefosfatoentierraysedi-mentosenlosmares,hastalosorganismosvivosydespuésderegresoalatierra.Sinembargo,esunprocesolentoquerequieremillonesdeaños,enelquenoexisteintervenciónimportantedebacteriasparaelreciclajedeesteelemento.Noesmuysolubleenaguayseencuentraenpocasclasesderocas,portanto,puedeserconsideradocomounfactorlimitanteparaelcreci-mientodeplantasensuelosyenecosistemasacuáticos.
Figura 1.39Ciclodelnitrógeno.
Lasmicorrizassonelresul-tado de la simbiosis entreunhongoylasraícesdeunaplanta. Laplanta sebene-ficia recibiendo nutrientesmineralesyaguadelhongoy,esteasuvez,obtienevi-taminas y otros nutrientesqueélnopuedesintetizar.
55BASES DE LA ECOLOGÍA
Ciclo hidrológico. También conocido como ci-clodelagua,conelquenosencontramosmásfamiliarizados. Este ciclo colecta, purifica ydistribuyelacantidadfijadeaguaennuestroplaneta,recordandoqueelaguaquebebemosencasa,es lamismaque losdinosauriosbe-bíanenelpasado,ylamismaqueenfriabaelplanetacuandoésteseformó.
Se encuentra enlazado con otros ciclos bio-geoquímicosentodoslosniveles,yaqueelagua,alserelsolventeuniversalymediodetransportedelosnutrientes,permiteelmovimientodentroyfueradelosecosistemasyorganismos.
Elaguaestransformadacontinuamentegraciasalaenergíaradiante,enviadaporelsol,yalagravedad,quehacequecambiedeestadofísicotodoeltiempo,desplazándolaconstantemente.
Losprocesosmásimportantesdelaguason:
Evaporación,queeselprocesodetransformacióndelaguadeestadolíquidoagaseoso.
Condensación,dondeocurreelprocesoinversoalaevaporación,esdecir,delestadogaseososeconviertealíquido.
Figura 1.40Diagramasimpli-ficadodelciclodel
fósforosedimentario.
Figura 1.41Ciclohidrológico.
56 UNIDAD I
Transpiración,procesodondeelagualíquidaesabsorbidaporlasraícesdelasplantasypasaatravésdelosestomasuotraspartesparaevaporarseenlaatmósfera.
Precipitación,loqueconocemoscomolacaídadeaguaysusvariantesdependiendolatempe-raturayotrosfactores:lluvia,rocío,aguanieve,granizoynieve.
Yescurrimiento,queeselaguaqueregresaalmarparainiciarnuevamenteelciclo.En algunos casos, los nutrientes pueden ser transportados cuando se disuelven en el agua.Otrossonarrastradosporelflujodelagua.
Investigaquéotrosciclosbiogeoquímicosexistenyexplícalos.Dibujaunecosistemaeindicalapresenciadecadaunodelosciclosqueencontrasteeincluyelospresentadosenestelibro.
1.6 BIOSFERA
Sepiensaquehace4mil500millonesdeaños,condicionesyreaccionesfísico-químicasennuestroplaneta(queyahasvistoanalizadasentuscursospasadosdebiología),lograrongene-rarunionesdeciertoselementosycompuestosqueeventualmenteformaronlavida.
Aúnexistenpropuestasdecómopudooriginarseelfenómenodelavida;sinembargo,existevidaentodoelplanetaydediferentesformas,tamaños,coloresyentodosloslugaresconoci-dosysinconocer.Estasespeciesdiferentesformanlascomunidades,lascuales,incluyéndonos,encuentranunlugarparavivir:labiosfera,quesignificalaesferadelavida.
1.6.1 Definición
Labiosfera esunsistemaqueabarcalaexistenciaydesarrollodetodoslosseresvivosennuestroplanetayloshábitatsdondecompletansusciclosdevida.
Conestopodemosdecirquetodoslosnivelesdeorganizaciónvistosenestaprimeraunidadseencuentranrelacionadosyqueelnivelsuperioresocupadoporlabiosfera.
Estetérminoincluyetodoslosseresvivosqueseencuentranenlaatmósfera,lahidrosferaylageosfera.Laatmósferayahasidorevisadaenestaunidad,porloqueseñalaremosúnicamentelomásrelevante:
Constituidaporunamezcladegasesendondeelprincipalquepermitelavidaenelplanetaeseloxígeno,asícomootrosgasesquesondetiporesidual,comoeldióxidodecarbono,elcualesundesechode lamayoríade losorganismos,queesaprovechadopor lasplantasparaproducirnutrientesyoxígeno,entreotros.
57BASES DE LA ECOLOGÍA
Existencincocapasenlaatmósfera:troposfera,mesosfera,estratosferaeionosfera,cadaunadeellasconungrosordi-ferenteycuyacomposiciónvaríadependiendolaalturaenlaqueseencuentresobrelasuperficie.
Posteriormenteseencuentralageosfera,lacualeslasegun-dacapadespuésdelaatmósferaquecubrealplaneta;tieneungrosordemásde6milkilómetrosyloqueconocemoscomosuelo,únicamentesonlos80centímetrossuperiores.Laausenciadeorganismosolapresenciadelosmismos,asícomoelclimayrocas,determinanlostiposdesuelosqueexisten,comoyalovimosenestaunidad.
Finalmenteestálahidrosfera,lacualeslaterceraenvolturadel planeta y lamás diversa en organismos de laTierra;lapresenciadesalenelaguaysunivelpermitedistinguirentreaguassaladasyaguasdulces.Lasaguasdulcessonlasqueseutilizanparariego,usohumanoe industrial,aunqueungranporcentajedeéstasseencuentraconcentradoen loscasquetespolares.
1.6.2 La Tierra como un todo
Elplanetatierraesnuestrohogar,muestraunasuperficieazuldesdeelespacioymanchasblan-casquesonlasnubes.Tambiéneselúnicodelosplanetasdelsistemasolarqueposeevidaytodaslascondicionesquevimosduranteestaunidad.
Carta de la Tierra, unesco, 2004
“Lahumanidadespartedeunvastouniversoevolutivo.LaTierra,nuestrohogar,estávivaconunacomunidadsingulardevida.Lasfuerzasdelanaturalezapromuevenaquelaexistenciaseaunaaven-turaexigenteeincierta,perolaTierrahabrindadolascondicionesesencialesparalaevolucióndelavida.Lacapacidadderecuperacióndelacomunidaddevidayelbienestardelahumanidaddependendelapreservacióndeunabiosferasaludable,contodossussistemasecoló-gicos,unaricavariedaddeplantasyanimales,tierrasfér-tiles,aguaspurasyairelimpio.Elambienteglobal,consusrecursosfinitos,esunapreocupacióncomúnparatodoslospueblos.Laproteccióndelavitalidad,ladiver-sidadylabellezadelaTierraesundebersagrado.”
“EstamosenunmomentocríticodelahistoriadelaTierra,enelcuallahumanidaddebeelegirsufutu-
Figura 1.42Biosfera.
Figura 1.43PlanetaTierra.
58 UNIDAD I
ro.Amedidaqueelmundosevuelvecadavezmásinterdependienteyfrágil,elfuturodepara,a la vez, grandes riesgos y grandes promesas.Paraseguiradelante,debemosreconocerqueenmediode lamagníficadiversidaddeculturasyformasdevida,somosunasolafamiliahumanayunasolacomunidadterrestreconundestinocomún.Debemosunirnosparacrearunasocie-dadglobalsosteniblefundadaenelrespetohacialanaturaleza,losderechoshumanosuniversales,la justiciaeconómicayunaculturadepaz.En
tornoaestefin,esimperativoquenosotros,lospueblosdelaTierra,declaremosnuestraresponsa-bilidadunoshaciaotros,hacialagrancomunidaddelavidayhacialasgeneracionesfuturas.”
FragmentodeCartadelaTierra(unesco,2004).
BuscaenlaInternetlaCartadelaTierrayléelacompleta.Anotaentulibretaloqueteparezcamásrele-vanteydiscútelocontuscompañerosdeequipo.EnplenoconelgruporedactenunaCartadelaTierraytratendepresentarlaasuescuelahaciendoperiódicosmuralesocharlas.
1. Eslacomunidadyelambientefísicoenunaregión,dondeseintercambiamateriayenergía. a) Territorio b) Hábitat c) Nichoecológico d) Ecosistema
2. Pesosecototaldelosorganismosqueocupanunhábitatdeterminado: a) Productividadsecundaria b) Productividadprimaria c) Biomasa d) Biota
3. Sonespeciesquehanevolucionadoendiferentesregionesgeográficas,bajocondicionesambientalessimilaresyporlotantoocupannichosmuysimilares:
a) Ecotipos b) Razasgeográficas c) Especiesalopátricas d) Especiessimpátricas
4. Relaciónquesepresentacuandodosespeciesutilizanlosmismosrecursosuotrasvariablesambientales: a) Protocooperación b) Competenciaintraespecífica c) Mutualismo d) Competenciainterespecífica
5. Patróndedispersiónespacialquepuedeencontrarseendondeelambienteesmuyhomogéneo: a) Agregado b) Emigración c) Uniforme d) Alazar
Figura 1.44ZonaarrecifaldelaisladeCozumel,QuintanaRoo.
59BASES DE LA ECOLOGÍA
6. Secuenciacaracterísticadecomunidades,productodelasucesiónecológica: a) Ecotono b) Clímax c) Sere d) Ecotipo
7. Términoqueserefierealaenergíatotalfijadaenlafotosíntesis: a) Productividadprimaria b) Productividadprimarianeta c) Productividadprimariabruta d) Productividadsecundaria
8. Sonunejemplodecomensalismo: a) Abejas-plantasfanerógamas b) Garrapata-perro c) Rémora-tiburón d) Virus-bacterias
9. Relaciónqueproporcionabeneficioaambaspoblaciones: a) Competencia b) Mutualismo c) Amensalismo d) Neutralismo
10.Biomamásgrandedondeserealizalamayorpartedelprocesofotosintético. a)Selvatropical b)Tundra c)Mar d)Bosquecaducifoleo
11.Estánconsideradoscomolosprincipalesresponsablesdelalluviaácida: a) Óxidosdeazufreynitrógeno b)Monóxidoysulfuros c) Plomoymercurio d)Compuestosorgánicos
12.Sonejemplosdesimbiosisobligada. a) Gato-ratón b) Hombre-piojo c) Termitas-protozoarios d) Cultivos-plagas
13.Latransferenciadeenergíaatravésdelosecosistemasterrestrespuedeserrepresentadapormediodelaspirámidesalimenticias.¿Cuáldelassiguientesaseveracionesescorrecta?
a)Laeficienciaecológicaesmuyaltaparalosconsumidoresterciariosycuaternarios. b)Cercade10%delaenergíadeunniveltróficoesincorporadoenbiomasaenelsiguientenivel c) Cercade10%delaenergíadisponibledecadaniveltróficosepierdeenformadecalorenla
respiracióncelular d) Sólo25%delaenergíadeunniveltróficopasaalsiguientenivel
14.Latasadecrecimientodeunapoblaciónpuedeestardescritaconlaecuaciónlogísticadecrecimientosiguiente:dN/dt=rN(K-N)/K.Enestaecuación,Neselnúmerodeindividuos,reslatasarelativaintrísecadecrecimientoyKeslacapacidaddecarga.Deacuerdoconestaecuaciónelequilibriodelapoblaciónconrespectoasunúmerodeindividuosestádeterminadopor:
a)r b)K c)NyK d)ryK
60 UNIDAD I
15.Factormásimportantequeregulalamigración: a) Cambioenelpromediodelatemperaturadelaire b) Cambioenladuracióndeldía c) Reduccióndealimentodisponible d) Incrementoenlapresióndelosdepredadores
16.Cicloenelqueocurrelafijacióndelprincipalelementoconstituyentedeproteínasyácidosnucleicos: a) Ciclodelagua b) Ciclodelfósforo c) Ciclodelcarbono d) Ciclodelnitrógeno
17.Incrementalatendenciadedispersiónpositivadeunapoblación: a) Lacondiciónquepuedecausaraltamortalidad b) Cambiosmuyfrecuentesenloshábitats c) Unbajoniveldenatalidad d) Disponibilidaddehábitatsadecuados
18.Paraqueocurraelcrecimientoexponencial,esnecesarioque: a)Nohayamortalidad b)Nohayalímitesindependientesdeladensidad c)Elíndicedenatalidadsuperedemaneraconsistenteelíndicedemortalidad d)Unaespeciesereproduzcaconmucharapidez e)Lasespeciesseanuninvasorexóticoenunecosistema
19.¿Cuáldelossiguientesfactoreseselquemáscontribuyeenlaactualidadaldecrecimientodelapo-blaciónhumanadentrodelestadodeVeracruz?
a)Lasconsecuenciasdel“babyboom” b)Lainmigración c)Uníndicedenatalidadsuperioralafnr d)Elíndicepromediodenacimientos e)Laemigración.
20.¿Cuáleseltipomáscomúndedistribuciónespacial? a)Logística b)Uniforme c)Aleatoria d)Exponencial e)Hacinada
21.¿Cuálcontinentetieneelíndicemásaltodecrecimientodemográfico? a)Américadelnorte b)África c)Asia d)Australia e)AméricadelSur
61BASES DE LA ECOLOGÍA
22.Elprocesobiológicomedianteelcualelcarbonoregresaasureservaes: a)Fotosíntesis b)Desnitrificación c)Desaminación d)Glicólisis e)Respiracióncelular23.Cuandounaviudanegrasecomeasupareja,¿cuáleselniveltróficomásbajoquepodríaestar
ocupando: a)Eltercerniveltrófico b)Elprimerniveltrófico c)Elsegundoniveltrófico d)Elcuartoniveltrófico e)Elquintoniveltrófico
Ligas recomendadas como apoyo en la Internet
http://www.natureduca.com/cienc_indice.phphttp://www.natureduca.com/cienc_gen_factabioticos1.phphttp://www.scribd.com/doc/16264305/comunidad-biologicahttp://www.eoearth.org/article/Community_ecologyhttp://las5rs.jimdo.com/2-2-consecuencias-del-impacto-ambiental/