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Conceptos generales
de Ecología
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Temas
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Introducción
¿Qué es la Ecología?
Niveles de Organización
Factores limitantes y Ley del Mínimo
Flujo energético y Cadena trófica
El Ciclo del Agua
Introducción
La tarea de la ciencia, que tan placentera resulta, consiste esencialmente en observar los fenómenos del
mundo natural que requieren una explicación, y luego en encontrar dichas explicaciones.
El hombre medieval (o niño moderno) pudo aceptar con sencillez no sólo hechos como el cambio de las
estaciones y la caída de los cuerpos, sino también algunos fenómenos biológicos notables. Así cada mañana,
al dirigirse a su trabajo, se deleitaba con el canto de las aves, el "coro del alba", pensando que sin duda
constituía una gracia divina para empezar el día. Quizá razonando más debió pensar que ese canto de las
aves en las mañanas constituía un hecho sumamente peculiar. ¿Por qué cantan los pájaros en el alba? De
hecho, ¿por qué cantan? También debió observar que en el jardín existían muchas clases diferentes de
plantas, así como en el pantano y en el bosque. ¿Por qué debían existir todos estos tipos distintos de plantas
desarrollándose una al lado de la otra en sitios tan similares? Lo mismo sucedía con los animales; habían más
clases de ellos que de vegetales, particularmente en el caso de los insectos. ¿Por qué era así? Y, en todo
caso, ¿por qué no existían más clases? Estas preguntas no se plantearon formalmente aun cuando la ciencia
había encontrado explicaciones a fenómenos menos notables del mundo físico. Sólo hasta nuestro siglo han
logrado aclararse las preguntas más interesantes; las respuestas constituyen el material con que se ha
estructurado entre otras, la disciplina de la Ecología.
Las preguntas que se refieren al número de seres vivientes o bien al sitio donde se pueden encontrar y lo que
hace, se pueden considerar problemas de hábitos y de hábitats. El término Ecología se formó de manera que
incluyera la idea de el estudio de los animales y las plantas en relación con sus hábitos y sus hábitats.
Se deriva de la palabra griega oikos, que significa "casa", "hogar", "refugio hogareño", y logos, que significa
"ciencia". Es decir, esta palabra se ha formado del griego "ecología" para indicar el "estudio del refugio
hogareño de la naturaleza". Constituye un término útil, ya que incluye la idea del estudio de todo lo relacionado
con los fenómenos, las formas y los ambientes de los seres vivos.
La investigación ecológica ha avanzado lentamente, desde los problemas más obvios hasta aquellos de
carácter complejo y sutil. Algunas de las primeras investigaciones se relacionaron con la geografía: ¿Por qué
es distinta la vegetación de las diferentes partes del mundo?; o bien, ¿por qué algunos campos producen
cosechas más abundantes que otros?. Estos problemas se afrontaron de dos maneras. Algunos investigadores
se concentraron en las especies aisladas, así como en las condiciones que afecta a sus vidas (autoecología),
mientras que otros estudiaron las congregaciones de organismos mixtos que denominaron comunidades
(sinecología). Posteriormente el problema del tamaño de la población adquirió un interés primordial que
persiste hasta la fecha. ¿Por qué tenemos la impresión de que en la naturaleza existe un equilibrio
aparentemente constante entre las poblaciones de los animales y las plantas, a pesar de que cada uno de ellos
se reproduce con tanta rapidez como puede? Por otra parte, ¿por qué observamos excepciones tan notables a
este equilibrio, como las plagas y otros trastornos menores? La ecología está buscando continuamente las
respuestas a estas preguntas, pero dichos problemas son complejos y el avance hacia la solución de los
problemas principales sólo se ha logrado mediante el esclarecimiento de problemas menores que se
encuentran al paso.
Ahora, cuando aún no alcanzamos nuestras metas, la resolución a esos problemas ha adquirido súbitamente
un carácter vital para el hombre. Debido al crecimiento de la población humana y a la modificación de nuestros
hábitos, las condiciones de vida para todas las plantas y los animales (incluidos nosotros mismos) se han
alterado drásticamente. La población humana ha rebasado con sus demandas su propio suministro de energía.
Los desechos de nuestros cuerpos y de nuestras máquinas han alcanzado niveles que están modificando el
sistema mundial. Se han tomado medidas uniformes, aunque no muy efectivas, para mejorar nuestro porvenir.
Así, hemos desarrollado potentes insecticidas sólo para lograr resultados terriblemente contraproducentes.
Ahora, algunas aves, como las alondras de que hablaban los poetas, están desapareciendo, envenenadas por
el DDT. ¿Por qué el DDT, que se emplea en cantidades calculadas sólo para matar a los insectos, termina
eliminando a nuestras aves? ¿Cuál será el efecto sobre nosotros mismos? Durante algún tiempo, estos
problemas tuvieron un carácter fascinante y sólo preocupaban a ciertos intelectuales, pero ahora han adquirido
una importancia capital.
¿Qué es la Ecología?
El término ecología parece que se empleó por vez primera a mediados del siglo XIX. El 1 de enero de 1858, el
naturalista - trascendentalista de Nueva Inglaterra (Estados Unidos) Henry David Thoreau escribía a su primo
George Thatcher, de Bangor, Maine: «El señor Hoar está aún en Concord, ocupado en la Botánica, Ecología,
etc., con el propósito de que le resulte verdaderamente provechosa su futura residencia en el extranjero.»
Entendemos por ecología el conjunto de conocimientos referentes a la economía de la naturaleza, la
investigación de todas las relaciones del animal tanto con su medio inorgánico como orgánico, incluyendo
sobre todo su relación amistosa y hostil con aquellos animales y plantas con los que se relaciona directa o
indirectamente. En una palabra, la ecología es el estudio de todas las complejas interrelaciones a las que
Darwin se refería como las condiciones de la lucha por la existencia. La ciencia de la ecología, a menudo
considerada equivocadamente como «biología» en un sentido restringido, constituye desde hace tiempo la
esencia de lo que generalmente se denomina «historia natural». Como se ve claramente por las numerosas
historias naturales populares, tanto antiguas como modernas, este tema ha evolucionado en íntima relación
con la zoología sistemática. En la historia natural se ha tratado la ecología de los animales con bastante
inexactitud; de todos modos, la historia natural ha tenido el mérito de mantener vivo un amplio interés por la
zoología.
La ecología se ocupa de las interrelaciones que existen entre los organismos vivos, vegetales o animales, y
sus ambientes, y éstos se estudian con la idea de descubrir los principios que regulan estas relaciones. El que
tales principios existen es una suposición básica -y un dogma- para el ecólogo. Su campo de investigación
abarca todos los aspectos vitales de las plantas y animales que están bajo observación, su posición
sistemática, sus reacciones frente al ambiente y entre sí y la naturaleza física y química de su contorno
inanimado… Debe admitirse que el ecólogo tiene algo de vagabundo reconocido; vaga errabundo por los cotos
propios del botánico y del zoólogo, del taxónomo, del fisiólogo, del etólogo, del meteorólogo, del geólogo, del
físico, del químico y hasta del sociólogo. Invade esos terrenos y los de otras disciplinas establecidas y
respetadas. El poner límite a sus divagaciones es realmente uno de los principales problemas del ecólogo y
debe resolverlo por su propio interés.
Factores Limitantes y Ley del Mínimo
¿Por qué en regiones diferentes se presentan ecosistemas diferentes?
Primero, las diferentes regiones del mundo tienen condiciones climáticas muy diferentes. Segundo, usualmente
las plantas y animales están específicamente adaptadas a condiciones particulares. Por lo tanto, es lógico
asumir que las plantas y animales se limiten a las regiones o localidades donde sus propias adaptaciones
correspondan a las condiciones prevalecientes.
Factores abióticos
Todos los factores químico-físicos del ambiente son llamados factores abióticos (de a, "sin", y bio, "vida). Los
factores abióticos más conspicuos son la precipitación (lluvia más nevadas) y temperatura; todos sabemos que
estos factores varían grandemente de un lugar a otro, pero las variaciones pueden ser aún mucho más
importantes de lo que normalmente reconocemos.
No es solamente un asunto de la precipitación total o la temperatura promedio. Por ejemplo, en algunas
regiones la precipitación total promedio es de más o menos 100 cm por año que se distribuyen uniformemente
por el año. Esto crea un efecto ambiental muy diferente al que se encuentra en otra región donde cae la misma
cantidad de precipitación pero solamente durante 6 meses por año, la estación de lluvias, dejando a la otra
mitad del año como la estación seca.
Igualmente, un lugar donde la temperatura promedio es de 20º C y nunca alcanza el punto de congelamiento
es muy diferente de otro lugar con la misma temperatura promedio pero que tiene veranos ardientes e
inviernos muy fríos. De hecho, la temperatura fría extrema –no temperatura de congelamiento, congelamiento
ligero o varias semanas de fuerte congelamiento– es más significativa biológicamente que la temperatura
promedio. Aún más, cantidades y distribuciones diferentes de precipitación pueden combinarse con diferentes
patrones de temperatura, lo que determina numerosas combinaciones para apenas estos dos factores.
Pero también otros factores abióticos pueden estar involucrados, incluyendo tipo y profundidad de suelo,
disponibilidad de nutrientes esenciales, viento, fuego, salinidad, luz, longitud del día, terreno y pH (la medida de
acidez o alcalinidad de suelos y aguas). Como ilustración, tomemos el terreno: en el Hemisferio Norte, las
laderas que dan hacia el norte generalmente presentan temperaturas más frías que las que dan hacia el sur. O
considere el tipo de suelo: un suelo arenoso, debido a que no retiene bien el agua, produce el mismo efecto
que una precipitación menor. O considere el viento: ya que aumenta la evaporación, también puede tener el
efecto de condiciones relativamente más secas. Sin embargo, estos y otros factores pueden ejercer por ellos
mismos un efecto crítico.
Resumiendo, podemos ver que los factores abióticos, que se encuentran siempre presentes en diferentes
intensidades, interactúan unos con otros para crear una matriz de un número infinito de condiciones
ambientales diferentes.
Factores bióticos
Un ecosistema siempre involucra a más de una especie vegetal que interactúan 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.
Óptimos y Rangos de Tolerancia
Veremos ahora la manera en que diferentes especies se "ajustan" a condiciones ambientales diferentes.
Enfatizaremos las plantas porque es más fácil ilustrar los principios con ellas.
A través de observaciones de campo (observaciones de cosas como existen en la naturaleza en contraposición
a experimentos de laboratorio), podemos llegar a la conclusión que especies diferentes de plantas varían
grandemente en cuanto a su tolerancia (capacidad para soportar) a diferentes factores abióticos. Esta hipótesis
ha sido examinada y verificada a través de experimentos llamados "pruebas de estrés".
Se cultivan plantas en una serie de cámaras en la que pueden controlarse todos los factores abióticos; de esta
manera, el factor simple que estudiamos puede variarse de manera sistemática mientras que todos los demás
factores se mantienen constante. Por ejemplo, mantenemos la luz, el suelo, el agua y otros con iguales valores
en todas las cámaras pero variamos la temperatura de una cámara a otra (para así distinguir el efecto de la
temperatura de los demás factores). Los resultados muestran que, partiendo desde un valor bajo, a medida
que se eleva la temperatura las plantas crecen mejor y mejor hasta alcanzar una tasa máxima de crecimiento.
Sin embargo, si se sigue elevando la temperatura las plantas empiezan a mostrar estrés: no crecen bien,
sufren daños, y finalmente mueren.
La temperatura a la cual se presenta la máxima tasa de crecimiento se llama la temperatura óptima. La gama
o rango de temperatura dentro del cual hay crecimiento se llama el rango o gama de tolerancia (para la
temperatura). Las temperaturas por debajo o por encima de las cuales las plantas no crecen se llaman los
límites de tolerancia.
Experimentos similares han sido realizados con la mayoría de los demás factores abióticos. Para cada factor
estudiado, los resultados siguen el mismo patrón general: Hay un óptimo, que permite el máximo crecimiento,
un rango de tolerancia fuera del cual hay un crecimiento menos vigoroso, y límites por debajo o por encima de
los cuales la planta no puede sobrevivir. Desde luego, no todas las especies han sido examinadas para todos
los factores; sin embargo, la consistencia de tales observaciones nos lleva a la conclusión de que este es un
principio biológico fundamental. Entonces podemos generalizar diciendo que cada especie tiene 1) un óptimo,
2) un rango de tolerancia, y 3) un límite de tolerancia con respecto a cada factor.
Además del principio de los óptimos, este tipo de experimentos demuestra que las especies pueden diferir
marcadamente con respecto al punto en que se presenta el óptimo y los límites de tolerancia. Por ejemplo, lo
que puede ser muy poca agua para una especie puede ser el óptimo para otra y puede ser letal para una
tercera. Algunas plantas no toleran las temperaturas de congelamiento (esto es, la exposición a 0º C o menos
es fatal). Otras pueden tolerar un congelamiento ligero pero no intenso, y algunas realmente requieren varias
semanas de temperaturas de congelamiento para completar sus ciclos de vida. Lo mismo puede decirse para
los demás factores. Pero, mientras que los óptimos y los límites de tolerancia pueden ser diferentes para
especies diferentes, sus rangos de tolerancia pueden sobreponerse considerablemente.
De esta manera, los experimentos controlados apoyan la hipótesis de que las especies difieren en su
adaptación a los diversos factores abióticos. La distribución geográfica de una especie puede estar
determinada por el grado en el cual sus requerimientos son cumplidos por los factores abióticos presentes.
Una especie puede prosperar donde encuentra condiciones óptimas; sobrevive malamente cuando las
condiciones difieren de su óptimo. Pero no sobrevivirá en aquellos lugares donde cualquier factor abiótico
tenga un valor fuera de su límite de tolerancia para ese factor.
Para denominar los grados relativos de tolerancia se utilizan los prefijos esteno (estrecho) y euri (amplio); así,
estenotérmico-euritérmico se refiere a temperatura, estenohídrico-eurihídrico se refiere al agua, estenohalinoeurihalino se refiere a salinidad, estenofágico-eurifágico se refiere a alimentación y estenoico-eurioico se
refiere a selección del hábitat.
Flujo de Energía y Cadena Trófica
En esta sección se tratará de explicar la manera por la cual la energía fluye por un ecosistema. La
comprensión del concepto de flujo energético permite comprender el estado de equilibrio de los ecosistemas,
como puede ser afectado por las actividades humanas y la manera en que las sustancias contaminantes se
mueven a través del ecosistema.
Papel de los Organismos
Los organismos puede ser productores o consumidores en cuanto al flujo de energía a través de un
ecosistema. Los productores convierten la energía ambiental en enlaces de carbono, como los encontrados
en el azúcar glucosa. Los ejemplos más destacados de productores son las plantas; ellas usan, por medio de
la fotosíntesis, la energía de la luz solar para convertir el dióxido de carbono en glucosa (u otro azúcar). Las
algas y las cianobacterias también son productores fotosintetizadores, como las plantas. Otros productores son
las bacterias que viven en algunas profundidades oceánicas. Estas bacterias toman la energía de productos
químicos provenientes del interior de la Tierra y con ella producen azúcares. Otras bacterias que viven bajo
tierra también pueden producir azúcares usando la energía de sustancias inorgánicas. Otro término para
productores es autótrofos.
Los consumidores obtienen su energía de los enlaces de carbono originados por los productores. Otro
término para un consumidor es heterótrofo. Es posible distinguir 4 tipos de heterótrofos en base a lo que
comen:
Consumidor
Nivel trófico
Fuente alimenticia
1. Herbívoros
primario
plantas
2. Carnívoros
secundario o superior
animales
3. Omnívoros
todos los niveles
plantas y animales
4. Detritívoros
---------------
detrito
El nivel trófico se refiere a la posición de los organismos en la cadena alimenticia, estando los autótrofos en la
base. Un organismo que se alimente de autótrofos es llamado herbívoro o consumidor primario; uno que coma
herbívoros es un carnívoro o consumidor secundario. Un carnívoro que coma carnívoros que se alimentan de
herbívoros es un consumidor terciario, y así sucesivamente.
Es importante observar que muchos animales no tienen dietas especializadas. Los omnívoros (como los
humanos) comen tanto animales como plantas. Igualmente, los carnívoros (excepto algunos muy
especializados) no limitan su dieta sólo a organismos de un nivel trófico. Las ranas y sapos, por ejemplo, no
discriminan entre insectos herbívoros y carnívoros; si es del tamaño adecuado y se encuentra a una distancia
apropiada, la rana lo capturará para comérselo sin que importe el nivel trófico.
Flujo de Energía a través del Ecosistema
El diagrama anterior muestra como la energía (flechas oscuras) y los nutrientes inorgánicos (flechas claras)
fluyen a través del ecosistema. Debemos, primeramente, aclarar algunos conceptos. La energía "fluye" a
través del ecosistema como enlaces carbono-carbono. Cuando ocurre respiración, los enlaces carbonocarbono se rompen y el carbono se combina con el oxígeno para formar dióxido de carbono (CO 2). Este
proceso libera energía, la que es usada por el organismo (para mover sus músculos, digerir alimento, excretar
desechos, pensar, etc.) o perdida en forma de calor. Las flechas oscuras en el diagrama representa el
movimiento de esta energía. Observe que toda la energía proviene del sol, y que el destino final de toda la
energía es perderse en forma de calor. ¡La energía no se recicla en los ecosistemas!
Los nutrientes inorgánicos son el otro componente mostrado en el diagrama. Ellos son inorgánicos debido a
que no contienen uniones carbono-carbono. Algunos de estos nutrientes inorgánicos son el fósforo en sus
dientes, huesos y membranas celulares; el nitrógeno en sus aminoácidos (las piezas básicas de las proteínas);
y el hierro en su sangre (para nombrar solamente unos pocos nutrientes inorgánicos). El flujo de los nutrientes
se representa con flechas claras. Observe que los autótrofos obtienen estos nutrientes inorgánicos del
'almacen' de nutrientes inorgánicos (usualmente el suelo o el agua que rodea la planta). Estos nutrientes
inorgánicos son pasados de organismo a organismo cuando uno es consumido por otro. Al final, todos los
organismos mueren y se convierten en detrito, alimento para los descomponedores. En esta etapa, la energía
restante es extraida (y perdida como calor) y los nutrientes inorgánicos son regresados al suelo o agua para se
utilizados de nuevo. Los nutrientes inorgánicos son reciclados, la energía no.
Para resumir: En el flujo de energía y de nutrientes inorgánicos, es posible hacer algunas generalizaciones:
1. La fuente primaria (en la mayoría de los ecosistemas) de energía es el sol.
2. El destino final de la energía en los ecosistemas es perderse como calor.
3. La energía y los nutrientes pasan de un organismo a otro a través de la cadena alimenticia a medida que
un organismo se come a otro.
4. Los descomponedores extraen la energía que permanece en los restos de los roganismos.
5. Los nutrientes inorgánicos son reciclados pero la energía no.
Cadenas y Redes Alimenticias
Una cadena alimenticia es la ruta del alimento desde un consumidor final dado hasta el productor. Por
ejemplo, una cadena alimenticia típica en un ecosistema de campo pudiera ser:
pasto ---> saltamonte --> ratón ---> culebra ---> halcón
Aún cuando se dijo que la cadena alimenticia es del consumidor final al productor, se acostumbra representar
al productor a la izquierda (o abajo) y al consumidor final a la derecha (o arriba). Ud. debe ser capaz de
analizar la anterior cadena alimenticia e identificar los autótrofos y los heterótrofos, y clasificarlos como
herbívoro, carnívoro, etc. Igualmente, debe reconocer que el halcón es un consumidor cuaternario.
Desde luego, el mundo real es mucho más complicado que una simple cadena alimenticia. Aún cuando
muchos organismos tienen dietas muy especializadas (como es el caso de los osos hormigueros), en la
mayoría no sucede así. Los halcónes no limitan sus dietas a culebras, las culebras comen otras cosas aparte
de ratones, los ratones comen yerbas además de saltamontes, etc. Una representación más realista de quien
come a quien se llama red alimenticia, como se muestra a continuación:
Solamente cuando vemos una representación de una red alimenticia como la anterior, es que la definición
dada arriba de cadena alimenticia tiene sentido. Podemos ver que una red alimenticia consiste de cadenas
alimenticias interrelacionadas, y la única manera de desenredar las cadenas es de seguir el curso de una
cadena hacia atrás hasta llegar a la fuente.
La red alimenticia anterior consiste de cadenas alimenticias de pastoreo ya que en la base se encuentran
productores que son consumidos por herbívoros. Aún cuando este tipo de cadenas es importante, en la
naturaleza son más comunes las cadenas alimenticias con base en los detritos en las cuales se encuentran
descomponedores en la base.
Pirámides
Un concepto muy importante es el de biomasa. Un principio general es que, mientras más alejado esté un
nivel trófico de su fuente (detrito o productor), menos biomasa contendrá (aquí entendemos por biomasa al
peso combinado de todos los organismos en el nivel trófico). Esta reducción en la biomasa se debe a varias
razones:
1.
2.
3.
no todos los organismos en los niveles inferiores son comidos
no todo lo que es comido es digerido
siempre se pierde energía en forma de calor
Es importante recordar que es más fácil detectar la disminución en el número si lo vemos en términos de
biomasa. No es confiable el número de organismos en este caso debido a la gran variación en la biomasa de
organismos individuales. Por ejemplo, algunos animales pequeños se alimentan de los frutos de árboles. En
términos de peso combinado, los árboles de un bosque superan a los animales pero, de hecho, hay más
individuos de los animales que de los árboles; ahora bien, un árbol individual puede ser muy grande, con un
peso de cientos de kilos, mientras que un animal individual (en el caso que estamos analizando) puede pesar,
quizás, un kilo.
Hay unas pocas excepciones al esquema de pirámide de biomasa. Una de ellas se encuentra en sistemas
acuáticos donde las algas pueden ser superadas, en número y en masa, por los organismos que se alimentan
de las algas. Las algas pueden soportar la mayor biomasa del siguiente nivel trófico solamente porque ellas
pueden reproducirse tan rapidamente como son comidas. De esta manera, ellas nunca son completamente
consumidas. Es interesante notar que esta excepción a la regla de la pirámide de biomasa también es una
excepción parcial a por lo menos 2 de las 3 razones para la pirámide de biomasa dadas arriba. Aunque no
todas las algas son consumidas, sí lo son la mayoría de ellas, y aunque no son totalmente digeribles, las algas
son, en términos generales, mucho más nutritivas que las plantas leñosas (la mayoría de los organismos no
pueden digerir la madera y extraer energía de ella).
El Ciclo del Agua
Se pudiera admitir que la cantidad total de agua que existe en la Tierra, en sus tres fases: sólida, líquida y
gaseosa, se ha mantenido constante desde la aparición de la Humanidad. El agua de la Tierra - que constituye
la hidrósfera - se distribuye en tres reservorios principales: los océanos, los continentes y la atmósfera, entre
los cuales existe una circulación contínua - el ciclo del agua o ciclo hidrológico. El movimiento del agua en el
ciclo hidrológico es mantenido por la energía radiante del sol y por la fuerza de la gravedad.
El ciclo hidrológico se define como la secuencia de fenómenos por medio de los cuales el agua pasa de la
superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmósfera y regresa en sus fases líquida y sólida. La transferencia
de agua desde la superficie de la Tierra hacia la atmósfera, en forma de vapor de agua, se debe a la
evaporación directa, a la transpiración por las plantas y animales y por sublimación (paso directo del agua
sólida a vapor de agua).
La cantidad de agua movida, dentro del ciclo hidrológico, por el fenómeno de sublimación es insignificante en
relación a las cantidades movidas por evaporación y por transpiración, cuyo proceso conjunto se denomina
evapotranspiración.
El vapor de agua es transportado por la circulación atmosférica y se condensa luego de haber recorrido
distancias que pueden sobrepasar 1,000 km. El agua condensada da lugar a la formación de nieblas y nubes y,
posteriormente, a precipitación.
La precipitación puede ocurrir en la fase líquida (lluvia) o en la fase sólida (nieve o granizo). El agua precipitada
en la fase sólida se presenta con una estructura cristalina, en el caso de la nieve, y con estructura granular,
regular en capas, en el caso del granizo.
La precipitación incluye también incluye el agua que pasa de la atmósfera a la superficie terrestre por
condensación del vapor de agua (rocío) o por congelación del vapor (helada) y por intercepción de las gotas
de agua de las nieblas (nubes que tocan el suelo o el mar).
El agua que precipita en tierra puede tener varios destinos. Una parte es devuelta directamente a la atmósfera
por evaporación; otra parte escurre por la superficie del terreno, escorrentía superficial, que se concentra en
surcos y va a originar las líneas de agua. El agua restante se infiltra, esto es penetra en el interior del suelo;
esta agua infiltrada puede volver a la atmósfera por evapotranspiración o profundizarse hasta alcanzar las
capas freáticas.
Tanto el escurrimiento superficial como el subterráneo van a alimentar los cursos de agua que desaguan en
lagos y en océanos.
La escorrentía superficial se presenta siempre que hay precipitación y termina poco después de haber
terminado la precipitación. Por otro lado, el escurrimiento subterráneo, especialmente cuando se da a través de
medios porosos, ocurre con gran lentitud y sigue alimentando los cursos de agua mucho después de haber
terminado la precipitación que le dio origen.
Así, los cursos de agua alimentados por capas freáticas presentan unos caudales más regulares.
Como se dijo arriba, los procesos del ciclo hidrológico decurren en la atmósfera y en la superficie terrestre por
lo que se puede admitir dividir el ciclo del agua en dos ramas: aérea y terrestre.
El agua que precipita sobre los suelos va a repartirse, a su vez, en tres grupos: una que es devuelta a la
atmósfera por evapotranspiración y dos que producen escurrimiento superficial y subterráneo. Esta división
está condicionada por varios factores, unos de orden climático y otros dependientes de las características
físicas del lugar donde ocurre la precipitación.
Así, la precipitación, al encontrar una zona impermeable, origina escurrimiento superficial y la evaporación
directa del agua que se acumula y queda en la superficie. Si ocurre en un suelo permeable, poco espeso y
localizado sobre una formación geológica impermeable, se produce entonces escurrimiento superficial,
evaporación del agua que permanece en la superficie y aún evapotranspiración del agua que fue retenida por
la cubierta vegetal. En ambos casos, no hay escurrimiento subterráneo; este ocurre en el caso de una
formación geológica subyacente permeable y espesa.
La energía solar es la fuente de energía térmica necesaria para el paso del agua desde las fases líquida y
sólida a la fase de vapor, y también es el origen de las circulaciones atmosféricas que transportan el vapor de
agua y mueven las nubes.
La fuerza de gravedad da lugar a la precipitación y al escurrimiento. El ciclo hidrológico es un agente
modelador de la corteza terrestre debido a la erosión y al transporte y deposición de sedimentos por vía
hidráulica. Condiciona la cobertura vegetal y, de una forma más general, la vida en la Tierra.
El ciclo hidrológico puede ser visto, en una escala planetaria, como un gigantesco sistema de destilación,
extendido por todo el Planeta. El calentamiento de las regiones tropicales debido a la radiación solar provoca la
evaporación contínua del agua de los océanos, la cual es transportada bajo forma de vapor de agua por la
circulación general de la atmósfera, a otras regiones. Durante la transferencia, parte del vapor de agua se
condensa debido al enfriamiento y forma nubes que originan la precipitación. El regreso a las regiones de
origen resulta de la acción combinada del escurrimiento proveniente de los ríos y de las corrientes marinas.
Los seres vivos necesitan alrededor de 40 elementos químicos para su desarrollo; entre ellos, los
fundamentales son: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo. La existencia de éstos en la
naturaleza es limitada; por ello, deben reciclarse de manera constante. Así surgen los llamados ciclos
biogeoquímicos, que permiten la disponibilidad de estos elementos una y otra vez, transformándose y
recirculando a través de la atmósfera, hidrosfera, litosfera y biosfera, es decir la ecósfera.
Los ciclos biogeoquímicos pueden ser de dos tipos:


De nutrientes gaseosos. Cuya fuente de aporte es la atmósfera: Ej. carbono, oxígeno y nitrógeno.
De nutrientes sólidos. Proporcionados por la corteza terrestre; por ejemplo: Fósforo y azufre.
El agua desempeña un papel fundamental en los ciclos biogeoquímicos, ya que los nutrientes atmosféricos
llegan a la superficie terrestre con la lluvia; los nutrientes sólidos provienen de minerales de rocas
desgastadas y disueltas por el agua, además, las plantas absorben los nutrientes minerales disueltos en
este líquido.
Ciclo del Carbono.
El carbono se encuentra en la atmósfera como bióxido de Carbono gaseoso. Las plantas toman el Bióxido
de carbono directamente del medio donde vive y con él fabrican carbohidratos y algunos lípidos durante la
fotosíntesis. Al alimentarse de plantas, los animales ingieren los compuestos complejos elaborados a partir de
bióxido de carbono y agua. El bióxido de carbono regresa a la atmósfera a través de la respiración de los
seres vivos, por desintegración bacteriana o como residuo de las combustiones.
Ciclo del Nitrógeno.
Representa un ejemplo típico de nutrientes gaseosos. Constituye el elemento predominante de la atmósfera
(79%). Las bacterias nitrificant.es fijan el nitrógeno atmosférico y lo convierten en sales de nitrógeno, nitritos o
nitratos, que las plantas absorben del suelo a través de sus raíces.
Con el nitrógeno, la planta fabrica proteínas durante la fotosíntesis, las cuales son ingeridas en forma directa
por herbívoros o Indirecta por carnívoros. Cuando los organismos mueren, sus cuerpos son desintegrados por
la acción bacteriana, formándose amoniaco; otras bacterias convierten el amoniaco en nitratos, o lo liberan en
forma gaseosa por acción de bacterias desnitrificantes; de esta manera el nitrógeno regresa a la atmósfera.
Ciclo del Fósforo.
El fósforo es un elemento esencial para los seres vivos, ya que forma parte de la estructura de los ácidos
nucleicos, y de las moléculas productoras de energía (ATP).
Es un ejemplo de nutriente sólido que forma parte del suelo; se le encuentra en forma de fosfatos disueltos
en agua, cuyo origen es la corteza terrestre.
Las plantas absorben el fósforo del suelo y lo integran al ADN, ARN y ATP de todas sus células.
Los animales lo obtienen al ingerir vegetales u otros animales.
Los restos de animales y vegetarles muertos, así como los materiales de desecho, sufren la acción de
bacterias fosfatizantes, las cuales liberan los fosfatos incorporándolos al suelo.
El agua arrastra a la mayoría de los fosfatos del suelo y los conduce a través de ríos, lagos y mantos freáticos
hasta depositarlos en el mar. El fósforo también es consumido por la flora y la fauna acuáticas.
Las aves marinas recuperan un poco del fosfato depositado en el mar al consumir productos acuáticos, pero la
mayor parte de este elemento no vuelve al ciclo, por lo que prácticamente todo el fósforo que circula es el
producto de nuevas aportaciones del sustrato geológico.
ECOSISTEMA
La ecología es una ciencia que estudia las interrelaciones entre los organismos y el medio ambiente en el que viven, es
decir, el ecosistema. Realiza un estudio científico, que incluye conocer las diferentes especies del lugar de estudio, así
como las relaciones entre éstas y los factores ambientales que las afectan, tales como temperatura, humedad ambiental y
aire.
Por ello, conviene destacar que el ecosistema es una relación entre el ambiente abiótico conformado por temperatura,
radiación, humedad ambiental, presión atmosférica, sustancias orgánicas e inorgánicas, etc. y una comunidad,
comprendiendo el espacio en que viven los organismos, el componente biótico (elementos vivos).
NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS
Población: Es un grupo de organismos de la misma especie que se cruzan entre sí y habitan en un área geográfica
particular en un tiempo determinado. El conocimiento de la dinámica de las poblaciones es esencial para los estudios de las
diversas interacciones entre los grupos de organismos y tiene, además, una gran importancia práctica. Por ejemplo, la
identificación de las especies en peligro de extinción y de los tipos de intervención que pueden evitar su extinción también
depende del conocimiento de la dinámica de poblaciones.
Propiedades de las Poblaciones
·
Densidad: Corresponde al número de individuos de la misma especie que habitan en una unidad de superficie
o de volumen. Ejemplo: 65 ovejas / Km2. Esta propiedad permite tener un parámetro sobre el tamaño de la
población y su relación con el espacio.
·
Tasa de Natalidad: Porcentaje de nuevos individuos que se incorporan a la población.
·
Tasa de Mortalidad: Porcentaje de individuos que mueren en una población.
·
Migraciones: Movimientos de individuos dentro de la población. La inmigración corresponde a la entrada de
nuevos individuos a la población y la emigración es la salida de individuos. Esta característica confiere a la población
la propiedad de dispersión.
·
Patrones de Crecimiento Poblacional: El crecimiento poblacional es el cambio en el número de individuos que
tiene una población a través del tiempo. Por lo tanto, este factor depende directamente de la densidad por unidad de
tiempo.
El modelo más simple de crecimiento de una población cuyo número de individuos se incrementa a una tasa constante, se
conoce como Crecimiento exponencial.
Las poblaciones, luego de un crecimiento exponencial, tienden a estabilizarse al tamaño máximo que puede sostener el
ambiente (capacidad de carga). El índice de crecimiento se reduce poco a poco hasta alcanzar un estado de equilibrio a
largo plazo. En este equilibrio, el índice de nacimientos se aproxima con el índice de mortalidad y se estabiliza el tamaño
de la población. Este tipo de crecimiento, se denomina Crecimiento logístico.
·
Distribución de las Poblaciones: Es la forma en que los individuos están dispersos dentro del área habitada
por la población. La descripción de la distribución espacial suministra información adicional sobre la población. El
patrón de disposición de los organismos dentro del espacio bidimensional o tridimensional.
Regulación del Tamaño de la Población
La noción popular que “la naturaleza se encuentra en equilibrio” y que las poblaciones generalmente alcanzan un estado de
equilibrio ha sido objeto de severas críticas por parte de ecólogos contemporáneos.
Aunque es difícil comprender por qué ocurren fluctuaciones en el tamaño de las poblaciones, es de suma importancia,
tener este conocimiento, debido a que las fluctuaciones de las poblaciones de una especie pueden tener efecto profundo
para bien o para mal, sobre otras especies, incluido la especie humana. Se cree que en estas fluctuaciones intervienen
diversos factores.
·
Factores Limitantes: Las diferentes poblaciones presentan factores limitantes específicos. De importancia
crítica es la gama de tolerancia que muestran los organismos hacia factores como la luz, la temperatura, la salinidad, el
agua disponible, el espacio para la nidificación y la escasez o el exceso de nutrientes necesaria.
Si cualquier requerimiento esencial es escaso, o cualquier característica del ambiente es demasiado extrema, no es
posible que la población crezca, aunque todas las otras necesidades estén satisfechas
·
Estrategias de Vida: Este concepto se refiere a un conjunto de rasgos coadaptados que afectan a la
supervivencia y la reproducción de una población.
La propuesta más usada y difundida ha sido la de R. Mac Arthur y E.O Wilson quienes clasificaron las estrategias en «R»
y «K», diferenciándolas básicamente por las siguientes características:
Estrategia R
Estrategia K
Muchas crías
Pocas crías
Maduración rápida
Maduración lenta
Reproducción. 1 sola vez
Reproducción en muchas ocasiones
Poco o ningún cuidado parental
Cuidado parental intenso
Ej. Bacteria flores
Ej. Árboles, mamíferos del desierto.
COMUNIDAD
Como todos los seres vivos requieren de otros seres vivos iguales a ellos o de otras especies, surge la Comunidad o
Biocenosis que corresponde al conjunto de poblaciones, animales y vegetales que se relacionan entre sí en un lugar
determinado.
En toda biocenosis existe una estructura y una dinámica:
Estructura de una comunidad biológica.
Está determinada por la clase, número y distribución de los individuos que forman las poblaciones. En la estructura de una
comunidad biológica se distinguen tres aspectos fundamentales: composición, estratificación y límites:
a. Composición de las Comunidades: Dentro de ésta se debe tomar en cuenta las
siguientes características:
Abundancia: es el número de individuos que presenta una comunidad por unidad de superficie o de volumen (densidad de
la población).
Diversidad: se refiere a la variedad de especies que constituyen una comunidad.
Tanto la abundancia como la diversidad es pequeña en aquellas zonas de climas extremos como desiertos, fondos de
océanos etc.
Dominancia: se refiere a la especie que sobresale en una comunidad, ya sea por el número de organismos, el tamaño, su
capacidad defensiva, etc. La comunidad, por lo general, lleva el nombre de la especie que domina, por ejemplo, un pinar,
comunidad de espinos, banco de ostras, etc.
Hábitat: Es un lugar que ocupa la especie dentro del espacio físico de la comunidad.
Es necesario considerar al estudiar el concepto de hábitat que los organismos reaccionan ante una variedad de factores
ambientales y sólo pueden ocupar un cierto hábitat, cuando los valores de esos factores caen dentro del rango de
tolerancia de la especie.
Nicho Ecológico: Corresponde al papel u ocupación que desempeña la especie dentro de la comunidad; si es un
productor, un herbívoro o bien un carnívoro. Una definición operativa de nicho es, en realidad, más compleja e incluye
muchos más factores que el modo de vida de un organismo. Es de hecho, el ambiente total y también el modo de vida de
todos los miembros de una especie determinada en la población.
Los organismos con un amplio rango de tolerancia ocupan nichos extensos, se les llama generalistas. Los organismos con
un rango estrecho de tolerancia ocupan un nicho más reducido y se les llama especialistas, suelen ser empleados como
indicadores ecologicos.
Indicador ecológico: es aquella especie que presenta estrechos límites de tolerancia a un determinado factor físico.
Muchas son las especies que desde hace siglos se han identificado y utilizado como indicadores ecológicos, para detectar
la existencia desubstancias tóxicas. A estas especies se les ha dado el nombre genérico de bioindicadores. Por ejemplo los
mineros utilizaban los canarios para detectar la presencia de gases letales antes de internarse en las minas. En el caso de
las grandes ciudades, uno de los indicadores más notables de la contaminación del aire en las ciudades es la presencia de
líquenes, que son especies particularmente sensibles a concentraciones importantes de SO 2 y otras impurezas
atmosféricas.
b. Estratificación de la Biocenosis: Las comunidades se pueden encontrar en estratos
o capas horizontales o bien verticales. De igual manera existen comunidades monoestratificadas, en donde su
estratificación vertical es muy pequeña y sólo se permite distinguir un estrato, tal es el caso de las zona rocosas o
desérticas cuyos animales y plantas (representadas especialmente por líquenes) forman una capa al mismo nivel. Como
ejemplo de una estratificación vertical podemos observar un bosque en el cual se encuentra el estrato subterráneo, suelo,
un estrato herbáceo, arbustivo y arbóreo.
c. Límites de la Biocenosis: En ocasiones es difícil establecer con claridad los límites
de una comunidad. Esto resulta sencillo hacerlo en comunidades que ocupan biotopos muy concretos y delimitados, como
ocurre en una pequeña charca o bien en una isla. Cuando se trata de individualizar biocenosis establecidas en biotopos
como el océano resulta difícil delimitarlas pues unas con otras se interfieren. En tales casos existen zonas de transición que
pueden ser intermedias y que se conocen con en nombre de ECOTONO. La frontera entre un bosque y una pradera, o bien
la orilla de un río son ejemplos de ecotonos.
DINÁMICA DE UNA COMUNIDAD BIOLÓGICA:
La estructura física y biológica no es una característica estática de la comunidad, ya que cambia temporal y espacialmente.
La estructura vertical de la comunidad cambia con el tiempo, conforme los organismos que la forman nacen, crecen y
mueren. Las tasas de natalidad y mortalidad de las especies varia en respuesta a los cambios ambientales, cambiando el
patrón de diversidad y dominancia de las especies, lo que lleva a lo largo del tiempo y en el espacio a un cambio en la
estructura de la comunidad, tanto física como biológica, este cambio en el patrón de la estructura de la comunidad es lo
que se llama dinámica de comunidades.
Dentro de la dinámica podemos encontrar tres puntos fundamentales: las sucesiones ecológicas, las fluctuaciones y las
interacciones que se desarrollan entre las poblaciones.
Sucesión ecológica: Es un cambio estructural de una comunidad en el que un conjunto de plantas y animales toman el
lugar de otros, siguiendo orden predecible hasta cierto punto, aunque son tan variados como los ambientes en los que se
lleva a cabo la sucesión.
En cada caso, la sucesión comienza con unos pocos invasores fuertes llamados pioneros. Si no hay perturbación la
comunidad que se ha establecido, llegara a formar una comunidad climax, variada y relativamente estable, que subsiste por
si misma a lo largo del tiempo.
Fluctuaciones de las poblaciones: Pueden tener efectos profundos, a favor o en contra, sobre otras poblaciones
incluyendo a la especie humana, son cambios en las poblaciones que debido a diversos factores ambientales, que afecta a
veces dependiendo de la densidad o bien en forma independiente de la diversidad.