Ecosistema de pradera Ecosistema costero Organización de la materia en un ecosistema Organización de la materia en un ecosistema Funcionamiento de un ecosistema Unidad 2






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Unidad 4
Factores Abióticos


Los factores abióticos son los distintos componentes que determinan el espacio físico en el cual habitan los seres vivos, dentro de los más importantes podemos encontrar: el agua, la temperatura, la luz, el pH, el suelo y los nutrientes. A continuación se discutirá brevemente como cada uno de estos factores juega un papel en el desarrollo de la vida.





Agua


El agua es uno de los elementos abióticos más importantes, este es un compuesto esencial para la vida y constituye gran parte de los tejidos vivos; se sabe que los animales terrestres se encuentran compuestos por agua en un 75% e invierten una gran cantidad de su energía en la conservación de su contenido corporal de agua. Para las plantas, la situación no es muy diferente, una gran la mayoría de las actividades que ellas realizan dependen de la presencia del agua.

Todos los procesos que permiten y regulan la vida se realizan en medio acuosos, dada la propiedad del agua de ser un excelente solvente. De igual forma, los individuos que habitan en medios acuáticos se encuentran favorecidos por las propiedades físicas del agua, ya que el agua líquida presenta una densidad mayor que el hielo por lo cual este último flota, formando una barrera que aísla el líquido subyacente del frío ambiental protegiendo así a los organismos acuáticos en épocas invernales.

En zonas áridas donde la escasez del líquido es permanente, tanto las plantas como los animales presentan adaptaciones para conservar agua. Un ejemplo sencillo de ello son los cactus que modifican sus hojas a espinas para limitar la superficie de evapotranspiración; la fotosíntesis la realizan en sus tallos. A manera de conclusión podría decirse que la vida tal como la conocemos es imposible sin agua.





Temperatura
Ésta impone una restricción importante a la vida dado que los organismos vivientes son máquinas químicas complejas dentro de las cuales la gran mayoría de funciones vitales son realizadas por enzimas (hipervínculo página celular) de carácter proteico, cuya actividad se encuentra en un rango entre los 0 y los 60ºC. Por encima de estas temperaturas sufren desnaturalización, ello acarrea el cese de su función, llevando así a la muerte del individuo. Por otra parte, si la temperatura desciende por debajo de los 4ºC, el agua, componente principal de los tejidos vivos, pasa a su estado sólido, en el cual su volumen es mayor. Tal aumento de volumen implica la destrucción de organelos celulares y aún de la propia célula.

La temperatura regula además la velocidad a la cual se llevan a cabo las reacciones químicas, una mayor temperatura implica una mayor velocidad de reacción. Esto debido fundamentalmente a que la temperatura es una medida indirecta del calor, una mayor temperatura indica un contenido de energía mayor en las moléculas y por tanto una mayor reactividad de las mismas. Organismos tales como aves y mamíferos invierten una gran cantidad de su energía para conservar una temperatura constante óptima con el fin de asegurar que las reacciones químicas, vitales para su supervivencia, se realicen a velocidades adecuadas que les permitan obtener eficiencia en todos sus procesos.





Luz


Es la principal fuente de energía de la tierra, ello la convierte en un factor muy importante para el desarrollo de la vida. En muchos ambientes, la luz se convierte en un factor limitante para los organismos productores primarios. Por ejemplo, en un lago la luz sólo penetra hasta una determinada profundidad, ello limita la producción de este ecosistema a la capa superior a este límite; esta zona es llamada zona fótica. Un fenómeno similar se observa en las plantas que habitan las zonas inferiores de los bosques (denominadas sotobosque); la mayor parte de la luz es absorbida por las hojas de las plantas que se encuentran en la parte superior o dosel. A ello se debe que las plantas del sotobosque generen hojas de gran tamaño; ya que al aumentar su superficie de absorción tienen mayor probabilidad de captar los pocos rayos de luz que llegan hasta este estrato del bosque.





En la selva húmeda tropical, existe competencia por la luz, para captar la mayor cantidad de luz posible las plantas poseen hojas de gran tamaño.


pH


El pH es una medida del contenido de iones hidronios (H+) presentes en una solución. Dicho contenido se calcula como el logaritmo de la concentración de iones hidronios. En condiciones normales y ausencia de solutos algunas pocas moléculas de H2O disocian los iones hidronios e hidroxilo; la concentración de iones hidronios es de 10-7/l. El pH del agua en estas condiciones es 7. Este valor se considera como neutro. Un pH menor a 7 indica acidez, es decir una concentración mayor de iones H+ que la que se presenta en el agua. Mayor a 7 indica basicidad, es decir, menor concentración de H+ que la que se encuentra en el agua.

En altas concentraciones los iones hidronios pueden ser nocivos para las células, debido a que por su elevada reactividad pueden dañar algunas enzimas; aún las bacterias acidó filas (que viven en pH inferiores a 4) mantienen su pH interno en valores cercanos a la neutralidad.





Nutrientes


Son compuestos inorgánicos esenciales para la construcción de los tejidos vivos. Constituyen un factor limitante para el crecimiento de las plantas y en consecuencia de los individuos que se alimentan de ellas. Algunos nutrientes se encuentran disponibles en pequeñas concentraciones, tal es el caso del Nitrógeno, pues aunque éste es el gas más abundante en la atmósfera, sólo puede ser utilizado cuando se encuentra en forma de iones amonio (NH4+) y nitrato (NO3-). En general la concentración de estos iones es baja en el suelo; para solucionar este problema muchas plantas tienen asociaciones con cianobacterias y bacterias que son capaces de fijar nitrógeno atmosférico el cual puede ser aprovechado por las plantas. En la tabla número 1 se ilustran algunos de los nutrientes con su función principal dentro de los organismos vivos.




 

Nutriente

Función

Carbono, Oxígeno, Hidrógeno

Forman parte de todas las biomoléculas

Nitrógeno

Es componente de las proteínas y los ácidos nucleicos

Fósforo

Integra compuestos como fosfolípidos, ATP y ácidos nucleicos

Azufre

Forma parte de aminoácidos

Potasio

Es el ión en más alta concentración al interior de las células animales

Calcio

Constituyente de los huesos y el material leñoso de las plantas; juega papel primordial en la comunicación intercelular

Magnesio

Componente de la clorofila, cofactor de enzimas

Sodio

Es el soluto de mayor concentración en el medio extracelular de las células animales


Tabla 1. Nutrientes y su función

 









Factores Bióticos
Un ecosistema siempre involucra a más de una especie vegetal que interactúa con factores abióticos. Invariablemente la comunidad vegetal está compuesta por un número de especies que pueden competir unas con otras, pero que también pueden ser de ayuda mutua.

Pero también existen otros organismos en la comunidad vegetal: animales, hongos, bacterias y otros microorganismos. Así que cada especie no solamente interactúa con los factores abióticos sino que está constantemente interactuando igualmente con otras especies para conseguir alimento, cobijo u otros beneficios mientras que compite con otras (e incluso pueden ser comidas). Todas las interacciones con otras especies se clasifican como factores bióticos; algunos factores bióticos son positivos, otros son negativos y algunos son neutros.










Un ecosistema es la suma de los factores abióticos de un lugar (biotopo) y los factores bióticos: las poblaciones de seres vivos que viven en él (biocenosis).
Se entiende como biotopo a un área de condiciones ambientales uniformes que provee espacio vital a un conjunto de flora y fauna. El biotopo es casi sinónimo del término hábitat con la diferencia que hábitat se refiere a las especies o poblaciones mientras que biotopo se refiere a las comunidades biológicas.
Los organismos que integran las distintas comunidades se encuentran en una constante relación con el medio que los rodea. Este conjunto de relaciones entre organismos y ambiente, circunscritas a zonas más o menos limitadas y con características propias, constituyen los ecosistemas.

La unidad de mayor rango en ecología es el ecosistema. Las relaciones que se establecen entre sus dos componentes, biotopo y biocenosis son realmente complejas, los más importantes aspectos de su dinámica, son:
a) Las relaciones tróficas que se establecen entre sus componentes, que nos servirán para conocer los intercambios de materia y energía que acontecen en el mismo.
b) La productividad, relación entre la cantidad de materia viva fijada por unidad de tiempo por biomasa, y ésta.
c) Los ciclos biogeoquímicos, o sea, la forma en como circulan los elementos biogénicos desde los componentes físico-químicos del ambiente a los organismos y viceversa.




Factor Limitante
La distribución de una especie estará controlada por el factor ambiental para el que el organismo tiene un rango de adaptabilidad o control más estrecho.

Es importante enfatizar que tanto demasiado como demasiado poco de cualquier factor abiótico simple puede limitar o prevenir el crecimiento a pesar de que los demás factores se encuentren en, o cerca de, el óptimo. Esta modificación de la ley del mínimo se conoce como la Ley de los Factores Limitantes. El factor que esté limitando el crecimiento (o cualquier otra respuesta) de un organismo se conoce como el factor limitante.

También la temperatura juega un papel en limitar las principales comunidades de plantas. Sin embargo, excepto en el frío extremo (que origina la tundra o hielo permanente), el efecto de la temperatura se superpone al de la pluviometría. Esto es, el bosque se encuentra donde se presenta una precipitación anual de 100 cm o más, pero la temperatura determinará la clase de bosque.

La distribución de las especies vegetales que caracterizan los principales biomas del planeta está determinada en gran parte por los factores abióticos de precipitación y temperatura. Sin embargo, es frecuente que otros factores abióticos causen variaciones dentro del bioma principal. Por ejemplo, dentro de los bosques de caducifolias del Este de Estados Unidos, generalmente predominan los robles y nogales sobre los suelos rocosos, pobres y bien drenados; las hayas y arces se encuentran en los suelos más ricos. Dicho de otra manera, dentro del bioma bosque de caducifolias (decíduo), el tipo de suelo frecuentemente es el factor que determina la distribución de ciertas especies de árboles. Igualmente, la abundancia relativa o ausencia de ciertos nutrientes en el suelo puede determinar la distribución de varias especies en los pastizales

En ciertos casos, un factor abiótico diferente a la precipitación o temperatura puede ser el factor limitante principal. Por ejemplo, la banda de tierra próximo a la costa recibe frecuentemente una aspersión salada desde el océano, una factor que relativamente pocas plantas pueden tolerar, por lo que esta banda es ocupada por una comunidad única de plantas tolerantes a la sal.



Unidad 5



POBLACIÓN EN EL ECOSISTEMA.

Población: Grupo de individuos de la misma especie que ocupan un biotipo (medio ambiente determinado).

Características de una población: Son dinámicas, cambian constantemente. Se suceden unas a otras en un biotipo determinado. En ella se realizan interacciones que comprometen a todos los individuos de dos o más especies.

Factores de una población: Alimentos, otros organismos vivos (interacciones de especie).



MOVIMIENTOS MIGRATORIOS DE LA POBLACIÓN:
Se produce cuando el medio ambiente es desfavorable por falta de alimento, especie, cambio de clima y/o para su producción. Puede ser unidireccional (emigración, inmigración) o bidireccional (migración).

Emigración: Salida de una población hacia otro lugar distante de la observada para establecerse.

Inmigración: La llegada de una población procedente de algún otro lugar para establecerse.

Migración: Salida y retorno de una población de un lugar observado, tiene periodicidad uniforme: los huanayes migran cortas distancias cuando no encuentran alimentos en su territorio.

Las pariguanas (flamencos), viven en la costa, se desplazan a las lagunas alto andinas para anidar y posteriormente regresan a la costa.



Qué es un "generador de cambio" y cómo afecta a los ecosistemas?
Se conoce como generadores de cambio a aquellos factores naturales o inducidos por el ser humano que causan directa o indirectamente un cambio en un ecosistema.

Un generador directo de cambio, como es el cambio de hábitat, influye explícitamente en los procesos de los ecosistemas.

Un generador de cambio indirecto, como es un cambio en la demografía, actúa de forma más difusa alterando uno o más generadores de cambio directos.

Los generadores de cambio que afectan a los servicios de los ecosistemas y al bienestar humano van desde el ámbito local hasta el mundial y pueden ser inmediatos o darse incluso a largo plazo. Esto hace que tanto su evaluación como su gestión sean complejas . Los cambios climáticos pueden operar a escala mundial o regional mientras que los cambios políticos pueden operar a escala nacional o municipal. Los cambios socioculturales se dan generalmente de forma lenta, en una escala de tiempo de décadas, mientras que los cambios económicos tienden a darse más rápidamente. Como consecuencia de esta dependencia espacial y temporal de los generadores de cambio, las fuerzas que parecen ser más importantes en un lugar y momento determinados, pueden no ser las más importantes en otras escalas geográficas o de tiempo.

Prácticamente todos los ecosistemas de la tierra han sido transformados de forma significativa por las actividades humanas, y los cambios han sido especialmente rápidos en los últimos 50 años. Hoy en día, las transformaciones más rápidas están teniendo lugar en los países en vías de desarrollo. Los ecosistemas se ven particularmente afectados por la pesca a gran escala, el empleo de agua dulce y la agricultura.



Los ecosistemas que mas han cambiado
Prácticamente todos los ecosistemas de la Tierra han sido transformados de forma significativa por las actividades humanas. En la segunda mitad del siglo XX, los ecosistemas se modificaron a un ritmo mayor que en ningún otro momento de la historia de la humanidad. Algunos de los cambios más importantes han sido la transformación de bosques y praderas en tierras de cultivo, el desvío y almacenamiento de agua dulce en represas y la pérdida de zonas de manglares y de arrecifes de coral.

Hoy en día, los cambios más rápidos están teniendo lugar en los países en vías de desarrollo, aunque los países industrializados experimentaron cambios comparables en el pasado. No obstante, parece que las transformaciones actuales están teniendo lugar a un ritmo mayor que las anteriores a la era industrial.

En los ecosistemas marinos, las poblaciones de especies sometidas a la pesca se han visto afectadas por la demanda mundial creciente de alimentos para el consumo humano y animal. Desde el comienzo de la pesca industrial, la masa total de especies marinas explotadas con fines comerciales ha disminuido en torno a un 90% en la mayor parte del mundo.

La creación de represas y la captación de agua para uso humano han modificado los ecosistemas de agua dulce, causando cambios en los flujos de muchos de los grandes sistemas fluviales. Lo que a su vez ha derivado en otros efectos tales como la reducción de los flujos de sedimentos, que constituyen la principal fuente de nutrientes para los ecosistemas de estuarios.

En cuanto a los ecosistemas terrestres, más de la mitad del área ocupada originalmente por diferentes tipos de praderas y bosques ha sido convertida en tierras agrícolas. Los únicos ecosistemas terrestres que han sufrido relativamente pocos cambios son la tundra y los bosques boreales. Sin embargo, el cambio climático ha empezado a afectarles





Los cambios en los ciclos medioambientales
De forma general, la transformación de ecosistemas en tierras agrícolas ha comenzado a frenarse. Las posibilidades de continuar expandiendo las tierras de cultivo están disminuyendo en numerosas regiones del mundo porque la mayor parte de las tierras apropiadas ya han sido transformadas. El aumento de la productividad agrícola también está haciendo que disminuya la necesidad de más tierras de cultivo. En este sentido, ciertas áreas agrícolas en regiones templadas están siendo reconvertidas en bosques o no se cultivan.

La capacidad de los ecosistemas de proporcionar beneficios a los seres humanos, esto es, su capacidad de prestar servicios, depende de los ciclos medioambientales del agua, el nitrógeno, el carbono y el fósforo. En algunos casos, estos procesos han sido modificados de forma significativa por la actividad humana. Los cambios han sido más rápidos en la segunda mitad del siglo XX que en ningún otro momento de la historia de la humanidad
El ciclo del agua: la captación de agua desde ríos y lagos para irrigación, usos urbanos y aplicaciones industriales se ha duplicado entre 1960 y 2000. En general, las personas usan algo más del 10% de los recursos renovables disponibles de agua dulce. Sin embargo, en regiones como el Norte de África, el agua subterránea se capta más rápido de lo que se renueva.
El ciclo del carbono: en los últimos dos siglos y medio, la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera ha aumentado un tercio. Los ecosistemas terrestres eran una fuente neta de dióxido de carbono durante el siglo XIX y principios del XX, pero se convirtieron en un sumidero neto de carbono en algún momento a mediados del siglo pasado. La causa de este cambio no es otra que el mayor crecimiento de las plantas como consecuencia, entre otras, de una nueva gestión forestal y nuevas prácticas agrícolas
El ciclo del nitrógeno: la cantidad total de nitrógeno puesta a disposición de los organismos como consecuencia de las actividades humanas se multiplicó por nueve entre 1890 y 1990, y en especial desde 1950 por el empleo de fertilizantes sintéticos. Hoy en día, las actividades humanas generan la misma cantidad de nitrógeno que todas las fuentes naturales juntas
El ciclo del fósforo: el empleo de fertilizantes con fósforo y la tasa de acumulación de fósforo en suelos agrícolas casi se triplicaron entre 1960 y 1990, pero han disminuido algo desde entonces. El flujo de fósforo hacia los océanos es hoy tres veces mayor que el flujo natural.



Sucesión ecológica

La sucesión ecológica se pone en marcha cuando una causa natural o antropogénica (ligada a la intervención humana), despeja un espacio de las comunidades biológicas presentes en él o las altera gravemente. Las causas naturales que pueden causar esta situación son muy variadas, e incluyen corrimientos de tierra, lahares, aludes, erupciones volcánicas explosivas, etc.

Se llama sucesión ecológica primaria a la que arranca en un terreno desnudo, y sucesión ecológica secundaria a la que se produce después de una perturbación importante. Los incendios espontáneos, por ejemplo, reinician la sucesión, pero a partir de condiciones especiales, en las que suelen ocupar un lugar especies muy adaptadas a este tipo de perturbaciones, como las plantas que por ellos llamamos pirófitas.





Coevolución
La Coevolución de distintos mecanismos con señales de variado origen para resolver un proceso de transición desde un estadio a otro.

En escala mucho mayor, en los hábitats de mucho mayor tamaño comparativo, hallamos dos o más poblaciones interactuando entre ellas donde cada una influye sobre la supervivencia de la otra (ecología de poblaciones). Con el tiempo se introducen ajustes espontáneos que producen Coevolución.

Sean dos ejemplos de plantas y de insectos, que son dos antiguos aliados (a veces) y enemigos (otras):

La Coevolución de plantas con flores y de sus correspondientes insectos polinizadores, que requieren que el polen (proteínas) y el néctar (azúcares) les sirvan de alimento.

Una dada especie decae y es dominada por otras, cuando no logra una exitosa Coevolución de las novedades durante su período de especiación, con el resto de los atributos heredados sin cambio. El resultado de una Coevolución es entonces sinónimo de logro de una autoorganización biológica, que tendrá que mostrar su valía en un dado ecosistema. Ese ecosistema, a su vez, muestra diversos procesos de Coevolución en marcha, en búsqueda de un clímax entre las diferentes especies. Por lo que sabemos de ranas y moscas (capítulo previo), esa Coevolución que buscaría un clímax no se detiene y sigue buscando otras soluciones en forma dinámica.




Especiación

En biología se denomina especiación a aquellos procesos que conducen a la formación de una nueva especie a partir de una o dos preexistentes.





Especiación alopática

También llamada especiación geográfica o vicariante, es la especiación gradual que se produce cuando una especie ocupa una gran área geográfica que no permite que los individuos que estén muy alejados puedan cruzarse, debido a barreras geográficas como mares, montañas o desiertos. La separación espacial de dos poblaciones de una especie durante un largo periodo de tiempo da lugar a la aparición de novedades evolutivas en una o en las dos poblaciones debido a que el medio ambiente es distinto en las diferentes zonas geográficas; se detiene el flujo genético entre poblaciones.




Especiación simpátrica

Es la especiación gradual que ocurre cuando una especie pese a ocupar un mismo territorio geográfico se diversifica en dos subpoblaciones debido a la aparición de Mecanismos de aislamiento reproductivo que impiden el cruce como son:

  • Aislamiento ecológico: dentro de una misma zona geográfica pueden existir diferentes hábitats caracterizados por diferencias de temperatura, luz, humedad, etc. que dificulten el apareamiento.

  • Aislamiento estacional: los organismos pueden madurar sexualmente en diferentes estaciones u horas del día.

  • Aislamiento etológico: se basa en diferencias de comportamiento durante el cortejo y el apareamiento como señales de atracción o apaciguamiento que si fallan provocan la huida o el ataque.

  • Aislamiento mecánico: la cópula es a veces imposible entre individuos de diferentes especies, ya sea por el tamaño incompatible de sus genitales, o por variaciones en la estructura floral.

  • Aislamiento sexual: son mecanismos que impiden la cópula o la fecundación como las diferencias morfológicas de los órganos reproductores o de los gametos.

  • Aislamiento genético: se produce en los cromosomas y por lo tanto en la información genética. Puede ser de dos tipos:

  1. Esterilidad de los híbridos: cuando dos especies distintas se aparean, la descendencia puede ser viable, pero estéril.

  2. Debilidad de los híbridos: cuando la descendencia de dos especies distintas no es viable y son eliminados antes de llegar a la madurez sexual por selección natural.



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