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Dpto. de Biología y Geología del I.E.S. Trassierra
Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente
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Tema 17
Autorregulación del ecosistema
Dinámica de poblaciones
Una población es un conjunto e individuos de la misma especie que ocupa un área determinada durante un
tiempo concreto. Las poblaciones funcionan como una unidad, renovando sus componentes, pero conservando
su identidad a lo largo del tiempo. La dinámica de poblaciones estudia cómo varía el número de sus
componentes a lo largo del tiempo y los factores que influyen en dicho número.
Tamaño de una población
Es el número de individuos presentes en la población en un momento determinado. Hay una serie de factores
que tienden a favorecer el aumento o la disminución de la población, entre los que se encuentran:
Tasa de natalidad: es el cociente entre el nº de nacimientos que tienen lugar en un periodo de tiempo
determinado y el número de individuos que tenía la población en su comienzo
Tasa de mortalidad: es el cociente entre el número de muertes que tienen lugar en un periodo de tiempo
determinado y el número de individuos que tenía la población al comienzo de ese tiempo
Densidad de la población: es el número de individuos por unidad de superficie o volumen en un momento
determinado.
Tasa de inmigración: es el número de individuos que se suman a una población, procedentes de otras
poblaciones.
Tasa de emigración: número de individuos que abandonan la población para ir a otros ecosistemas.
Tasa de crecimiento de la población ( r ): es la diferencia entre la natalidad y la mortalidad. El valor varía
para cada especie y depende de las condiciones ambientales.
si r > 0 la población aumentará
Si r < 0 la población decrecerá.
Si r = 0 la población se mantiene constante
Crecimiento de la población: Variación del número de individuos con respecto a un tiempo determinado.
dN / dt = TN x N – TM x N = ( TN –TM ) N = r N
N es el Nº de individuos presentes al comienzo
Existen dos fuerzas que actúan sobre el crecimiento de la población:
•
El potencial biótico (r) que es la tasa de crecimiento máxima que puede alcanzar una población ( rmax )
que es una característica inherente a cada población. El valor máximo se alcanza cuando las condiciones
son óptimas para la población, sin que ningún factor limite su crecimiento. En este caso la natalidad es
máxima y la mortalidad mínima.
La población tendría un crecimiento exponencial o en “J”: si la tasa de natalidad es máxima y la de
mortalidad mínima, no hay límites que pongan freno a la reproducción, por lo que la población crecerá de
forma desmesurada siguiendo una ecuación exponencial. Su gráfica será una curva exponencial o en
forma de J.
∆N / ∆t = rmáx x N
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•
La resistencia ambiental: una población no puede crecer indefinidamente, ya que al cabo del tiempo
empieza a haber limitaciones de recursos y espacio y aumenta el número de muertes. En el crecimiento de
una población intervienen también el resto de las poblaciones que comparten territorio con ellas, ya sea por
relaciones beneficiosas o perjudiciales. Al conjunto de todos los factores que limitan el crecimiento de una
población se le llama resistencia ambiental. ( RA ). Esta resistencia hace que tras un crecimiento inicial se
alcance un estado estacionario llamado capacidad de carga del
ecosistema ( K ).
El tipo de crecimiento exponencial es propio sólo de microorganismos
creciendo en condiciones óptimas en el laboratorio. En la naturaleza,
cualquier población no puede crecer indefinidamente, ya que los
recursos vitales disponibles, comida y agua, se agotarían muy
rápidamente, y las relaciones de competencia que se establecen entre
sus miembros harían que la población disminuyese rápidamente sus
efectivos.
La mayoría de animales y plantas sigue una curva de crecimiento sigmoideo en S crecimiento sigmoideo
o logístico.
Inicialmente el crecimiento es muy lento (fase de latencia), le
sigue una fase de crecimiento rápido (fase exponencial) que
se ralentiza nuevamente cuando la población alcanza cierto
tamaño (fase estacionaria). En esta fase estacionaria se llega
al número máximo de individuos que el medio puede sostener.
Este número máximo de individuos de una población que
puede soportar el medio se denomina capacidad de carga
(K). Una vez alcanzada esta fase de equilibrio, la población se
estabiliza compensándose las tasas de natalidad y mortalidad.
De esta manera, el número de individuos fluctúa en torno a la
capacidad de carga K = N (crecimiento cero).
La explotación de los ecosistemas por la especie humana (agricultura, ganadería o pesca) consiste en
extraer biomasa manteniendo el ecosistema inmaduro. Para ello hay que
evitar que progrese la sucesión y que el consumo respiratorio suponga
una menor producción neta. Desde el punto de vista de la demografía se
trataría de mantener la población en ese segmento 1- 2 de crecimiento
exponencial, evitando que el aumento de la densidad haga decrecer la
producción. Pero la sobreexplotación significa extraer más deprisa de lo
que puede crecer la población, por lo que se reducirá su densidad a un
nivel inferior al de producción óptima (antes de alcanzar el punto 1). El
buscar el máximo de beneficio en el menor plazo posible puede conducir
a reducir los niveles de la población objeto de explotación por debajo de
ese límite que permita la recuperación de la misma.
Fluctuaciones: En condiciones naturales las poblaciones
tienden a mantener un número de individuos que oscila
alrededor de la capacidad de carga. A las oscilaciones se
les llama flutuaciones y se dice que la población está
en equilibrio dinámico o estacionaria.
Una extinción es una fluctuación que, provocando un
decrecimiento exponencial, puede llevar a la población
hasta el valor de N = 0.
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Especies estrategas de la k y de la r
En condiciones óptimas, una especie aumenta su número de individuos hasta alcanzar el valor del límite de
carga K, pero lo pueden hacer con dos estrategias:
Especies r-estrategas: son aquellos organismos dotados de un alto potencial biótico. Su estrategia
consiste en asegurar la descendencia con elevadas tasas de reproducción. Son organismos oportunistas
que colonizan rápidamente hábitats con unas condiciones que cambian en poco tiempo (charcas, zonas
semidesérticas,…). Soportan mal la competencia, a la que frecuentemente responden emigrando.
Invierten gran cantidad de materia y energía en la producción de ingentes cantidades de huevos o semillas
capaces de asegurar la reproducción a pesar de que la gran mayoría de ellos morirá tempranamente. Los
supervivientes se reproducen rápidamente, repitiendo el ciclo. Son organismos eficaces (consiguen sus
fines a costa de grandes gastos). Incluye organismos pequeños como bacterias, algas, hongos, numerosos
insectos y pequeños vertebrados como los ratones, topillos,…
Están mínimamente adaptados a las variaciones del medio, por lo que están expuestos a tasas de
mortalidad catastróficas. Su desarrollo es rápido y alcanzan muy pronto la madurez sexual por lo que son
poco longevos (menos de 1 año) y suelen tener muchas crías que se cuidan solas.
Especies k-estrategas: son organismos especialistas
que prefieren hábitats estables con condiciones
ambientales constantes. Su potencial biológico es bajo
Tienen poca descendencia y sólo tras largos periodos
(más de 1 año) alcanza talla y peso considerable. Su
tiempo de vida es en general largo, y los progenitores
suelen dedicar grandes cuidados a sus crías.
Frecuentemente alcanzan su máxima capacidad de
carga,
regulándose
las
poblaciones
mediante
competencia, migraciones…
Son k estrategas la mayoría de las aves y mamíferos y
los grandes árboles. Si no es posible la coexistencia, los
estrategas de la k desplazan a los de la r.
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Curvas de supervivencia
La información fundamental para conocer la dinámica de la población nos la proporciona la supervivencia de la
especie. Si representamos gráficamente la evolución de la supervivencia podemos observar diferentes tipos de
comportamientos básicos ( I, II y III ) y por supuesto todos los intermedios
Tipo I: mortalidad larvaria o juvenil muy alta. Se dan en individuos con tasas de renovación muy alta y una gran
capacidad de producción de descendientes. Pertenecen a niveles tróficos más bajos y suelen coincidir con los r
estrategas. ( peces, insectos, bacterias, algas...)
Tipo II: es el caso contrario, las especies suelen tener
una vida media alta y la mortalidad es pequeña en la
infancia. Se suele producir en especies estables de
niveles tróficos altos ( mamíferos, rapaces,
humanos...) y se corresponden con los k-estrategas.
Tipo III: presentan un índice de mortalidad constante a
cualquier edad. No es muy frecuente en la naturaleza.
( aves, roedores, lagartos, plantas perennes...)
Existe una relación entre la supervivencia y la fertilidad, aquellos individuos que presentan mayor mortalidad
infantil suelen tener más descendencia para compensar.
Estructura de una población por edades
El crecimiento de una población depende principalmente de su TN ( Tasa de Nacimientos), además de las
condiciones ambientales y genéticas.
Se pueden considerar tres grupos de individuos:
.- Prerreproductivos
.- Reproductivos
.- Posrreproductivos
Para saber si una población va a crecer, disminuir o mantenerse es necesario ver su distribución por edades y
esto se pone de manifiesto muy claramente en las pirámides de edades. Se pueden diferenciar tres tipos
diferentes de pirámides
Estructura Piramidal: Poblaciones con crecimiento rápido y tendencia a seguir creciendo Individuos con una
tasa alta de natalidad con un dominio de individuos prerreproductivos y reproductivos
Estructura en forma de pajar: Poblaciones en crecimiento estacionario. La mortandad se produce
principalmente en la edad posrreproductiva
Estructura en forma de hucha: Poblaciones con crecimiento negativo y con tendencia a seguir decreciendo,
La tasa de natalidad es baja con una alta proporción de individuos posrreproductivos
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Regulación del tamaño de una población
Intervienen dos tipos de factores: factores intrínsecos, propios de cada especie. Factores extrínsecos, son los
que constituyen la resistencia ambiental, abióticos y bióticos.
Factores intrínsecos o genéticos: potencial biótico, plasticidad adaptativa, supervivencia, fertilidad, vida
máxima, tiempo de generación, comportamiento innato.
Factores extrínsecos abióticos temperatura, luminosidad, humedad, pH, concentración de oxígeno,
concentración de sales…
Factores extrínsecos bióticos relaciones intraespecíficas (asociaciones familiares, coloniales, gregarias,
competencia) y relaciones interespecíficas (depredación, parasitismo, simbiosis, competencia)
Límites de tolerancia y factores limitantes (abióticos)
La resistencia ambiental está marcada por una serie de factores que impiden que la población alcance su
máximo potencial biótico.
Cada especie de ser vivo necesita ciertas condiciones fisicoquímicas para vivir. Uno solo de los factores
ambientales puede ser suficiente para que un ser vivo no pueda vivir en un área determinada, de acuerdo con
la ley del Mínimo de Liebig (la distribución de una especie está controlada por aquel factor ambiental para el
cual el organismo tiene la mínima capacidad de adaptación o de control). Es precisamente el factor o
requerimiento más escaso (limitante) el que, con su presencia o ausencia, regula la supervivencia de los
organismos y, por tanto, el tamaño de la población.
La presencia o la actividad vital de los organismos
está limitada a un cierto intervalo de valores para
cada factor ambiental. Cuando se representa
gráficamente el número de individuos de una
población, o su nivel de actividad, frente a
intensidades variables del factor considerado, se
obtiene una curva en forma de campana que se llama
curva de tolerancia.
La parte central de la campana representa el
intervalo de valores del factor abiótico que resulta
óptimo para el desarrollo de los organismos, y que
coincide con el mayor efectivo de la población. El
punto de inflexión se corresponde con el punto
óptimo. Los extremos de la curva se corresponden
con los límites de tolerancia mínimo y máximo, si se
sobrepasan, los organismos mueren.
Denominamos valencia ecológica al intervalo de tolerancia de una especie respecto a un factor cualquiera del
medio (luz, temperatura, humedad, fósforo, nitrógeno, pH, etc.), que actúa como factor limitante. Es decir, es la
capacidad de un organismo para poblar medios diferentes.
Desde el punto de vista de la amplitud de la valencia ecológica, podemos considerar dos tipos de especies
diferentes:
o
Especies estenoicas: aquellas que presentan
un estrecho margen de tolerancia para un factor
determinado. Por ejemplo, hay especies
hidrófilas, que necesitan un alto grado de
humedad para vivir (anfibios adultos, musgos…)
y especies xerófilas (cactus) adaptados a vivir
sin agua. En un caso la escasez y en otro la
abundancia de agua son nocivos para estos
organismos. Se habla de estenotermos,
estenohalinos o estenohigros, para indicar su
estrecha tolerancia a la temperatura, a la
salinidad o a la humedad, respectivamente. Son
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especies muy exigentes, que necesitan para vivir unos límites muy estrechos, por lo que tienen una
valencia ecológica pequeña.
o
Especies eurioicas: presentan un amplio margen de tolerancia, es decir, se acomodan a condiciones muy
variables. La mayoría de las especies de nuestras regiones tienen moderadas necesidades de agua,
soportando alternancia de estaciones húmedas y secas o con altas y bajas temperaturas. Todas las
especies que habitan en los estuarios y marismas son especies eurihalinas pues están adaptadas a
soportar grandes y rápidos cambios de salinidad. Se habla de euritermos, eurihalinos o eurihigros, para
indicar su amplia tolerancia a la temperatura, a la salinidad o a la humedad, respectivamente. Su valencia
ecológica es muy grande.
Factores bióticos (relaciones intraespecíficas e interespecíficas
Relaciones intraespecíficas: cuando el número de individuos sobrepasa ciertos límites surge la
competencia intraespecífica. Se produce una lucha por el alimento, el espacio, la luz… Esta competencia
tiene efectos negativos para algunos de los individuos, ya que al ser de la misma especie tienen las mismas
necesidades y por tanto solo algunos se verán satisfechos, el resto se verá obligado a emigrar, o disminuirá su
capacidad reproductora e incluso morirá
Como resultado las especies buscan una utilización del espacio que les permita mantener constante su
número, es decir su densidad de población. Lo lógico sería que las especies se distribuyesen unifórmenle para
aprovechar mejor el espacio y las condiciones físico-químicas Sin embargo, suelen agruparse o aislarse, para
beneficio propio o del grupo, cuyo fin es la supervivencia.
Algunas especies forman colonias o agregaciones, para resistir mejor los factores ambientales adversos. Es
el caso de las colonias de corales, o las agregaciones de plantas
Otras especies se reúnen en familias o en sociedades, con lo que pueden proteger mejor a los descendientes
propios o los del grupo.
Otras especies se aislan, produciendo secreciones repelentes, como en los matorrales del desierto, de esta
manera se aseguran la escasa agua que pueda haber en el terreno, o los alimentos.
Algunos animales establecen zonas de posesión, lo que se conoce como territorialismo.
Existen unos mecanismos de autorregulación que permiten a las poblaciones mantener el equilibrio:
Retraso en la madurez sexual: algunas especies retrasan su época de madurez sexual cuando hay un alto
número de individuos, es el caso de algunos caracoles y cobayas.
Cambio en las proporciones de machos y hembras: cuando la densidad de la población es baja en algunas
especies aumenta el número de hembras y al revés si la densidad es alta. Es el caso de algunos corzos o
ciervos.
Emigraciones masivas del área de residencia: algunas especies como la langosta ( saltamontes) o las
procesionarias del pino emigran a otras zonas cuando el alimento escasea o cuando hay un alto número de
individuos.
Una comunidad es un conjunto de poblaciones de diferentes especies que se presentan juntas en el espacio y
en el tiempo y que interaccionan entre sí.
En toda comunidad hay una población dominante que es mayoritaria numéricamente o en biomasa y que
confiere a la comunidad unas características determinadas. Así, hablamos de pinares, arrecifes de coral,
encinares…, siendo dichas poblaciones las dominantes.
La riqueza de una comunidad y las interrelaciones existentes entre las poblaciones de un ecosistema
dependen de la abundancia o densidad de sus poblaciones y de la diversidad. La abundancia nos da idea del
número de organismos de la comunidad o de la biomasa de la misma. La diversidad hace referencia al
número de poblaciones diferentes que integran la comunidad y da idea de la riqueza de la misma.
Dado que los límites de un ecosistema no son netos y precisos, salvo en raras ocasiones, hay una zona de
interacción entre dos ecosistemas o biocenosis colindantes denominada ecotono. Se considera como tal la
zona de unión o cinturón de transición, caracterizada porque la comunidad ecológica contiene algunos
organismos de cada una de las biocenosis adyacentes y, a menudo, organismos característicos restringidos al
ecotono mismo. Los organismos que aparecen más abundantemente o actúan la mayor parte enlazando
comunidades se llaman especies borde.
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En el ecosistema, las poblaciones están relacionadas entre sí e interactúan. Esta relación es un factor limitante
(biótico), que favorece a unas especies y perjudica a otras, y en cualquier caso contribuye a la estabilidad del
conjunto de ecosistemas.
Dentro de estas relaciones
interespecíficas de regulación, hay que destacar:
Mutualismo (+ +): es una relación en la que ambos organismos resultan beneficiados. A diferencia de la
simbiosis, los dos organismos pueden vivir de forma independiente. En la mayoría de los casos es una
asociación trófica. Son ejemplos de mutualismo las relaciones entre las gaviotas y la especie humana. Éstas se
alimentan de los restos de actividades pesqueras realizando una limpieza beneficiosa para nosotros. Otros
ejemplos son la agricultura (especie humana, plantas), la ganadería (especie humana, animales), los insectos
polinizadores y las plantas. Otras aves ingieren las semillas y las dispersan con las heces. ( petirrojos, currucas
comen moras). Los pulgones y las hormigas, las garcillas bueyeras (acompañan al ganado al que
desparasitan), las especies limpiadoras (generalmente gambas y pequeños peces de la familia de los Lábridos
que se alimentan de los parásitos que se hospedan en la piel de otros peces) Otro caso son los peces
pequeños que comen los restos de comida de entre los dientes de los tiburones. El tiburón consigue así una
limpieza y mejor conservación de su estructura dental. Un ejemplo clásico son los musgos en los troncos de los
árboles. Por un lado el musgo alcanza una altura que no conseguiría en el suelo y así no compite con otras
hierbas por la luz. Por su parte el árbol conserva mejor la humedad y se protege del fuego.
Simbiosis (+ +): se da Cuando dos organismos se asocian para vivir en comunidad obteniendo un beneficio
mutuo. La asociación es tan íntima y permanente que forma un todo orgánico. Son casos de simbiosis la
asociación entre determinadas algas y hongos para formar líquenes. El alga recibe un lugar protegido con la
humedad necesaria y el hongo recibe productos orgánicos para su nutrición. En la agricultura es muy normal
aprovechar esta ventaja de la simbiosis que se da en las plantas leguminosas. Éstas albergan en sus raíces
bacterias nitrificantes del género Rhizobium que fijan el nitrógeno atmosférico y se lo ceden a la planta,
permitiendo rotar los cultivos y aprovechar el suelo nitrogenado. La leguminosa aporta a la bacteria un lugar
protegido y nutrientes orgánicos. Otro ejemplo es el de los insectos xilófagos como las termitas y los protozoos
del intestino que digieren la celulosa.
Comensalismo (+, 0): una especie se aprovecha de los desperdicios dejados por otras especies, restos de
alimentos, mudas, descamaciones,.... Para uno de ellas es beneficioso, la otra especie no sale perjudicada. Por
ejemplo las esponjas tienen en su interior animales más pequeños que se alimentan de los restos de la
comida y se protegen. Los cangrejos ermitaños usan las caracolas marinas vacías para instalarse, también
junto a ellos anidan gusanos que aprovechan los desperdicios del cangrejo. También se pueden incluir aquí los
animales que utilizan los restos de otros seres vivos para obtener los alimentos, como el uso que hacen
algunas aves de las agujas de los pinos, o espinas de las acacias para sacar a los insectos de sus agujeros.
Los organismos descomponedores usan los restos de los demás seres vivos para alimentarse y devolver así
la materia orgánica de nuevo al ciclo de la materia.
Depredación (+ -): es una relación en la que un organismo vivo, la presa, es matado y devorado total o
parcialmente por otro que se beneficia, el depredador. El modelo depredador-presa es estabilizador, ya que se
basa, en esencia, en la existencia de un bucle de realimentación negativo.
Las poblaciones del depredador y de la presa siguen un modelo oscilatorio pero ligeramente desfasado. Estas
fluctuaciones sólo son patentes cuando el depredador consume presas de una sola especie.
La depredación es un mecanismo muy importante de mantenimiento del equilibrio y de evolución en los
ecosistemas.
Cuando un depredador se alimenta de la presa, lo hace generalmente a costa de os individuos más débiles,
disminuyendo su número, pero quedando los más fuertes.
Una vez que el número de presas disminuye, no hay suficiente alimento por lo que también lo hace el número
de depredadores y por tanto también suelen morir los más débiles.
Al haber menos depredadores, vuelve a aumentar el número de presas, pero las que nacen son descendientes
de las que sobrevivieron, es decir de las más fuertes.
Igualmente al aumentar el número de presas hay más alimento y nacen más depredadores, también
descendientes de los supervivientes más fuertes.
La selección natural actúa aumentando la eficacia del depredador para capturar el alimento y, al mismo tiempo,
aumenta la eficacia de la presa para escapar del depredador.
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La gráfica resultante presenta una serie de fluctuaciones. Entre una y otra oscilación se observa una diferencia
temporal, debida al tiempo de respuesta de las poblaciones. El tamaño de la población de la presa controla el
tamaño de la población del depredador y viceversa.
Por su parte el ser humano compite con algunos depredadores por la presa, eliminando a los zorros, halcones
y lobos que pueden cazar conejos, perdices,... Esto no es positivo, ya que los animales cazan a los más
débiles, lo que hace que la especie se fortalezca. Además también se alimentan de otros roedores que son
depredadores de huevos de perdices, codornices... Por lo que al eliminar a los depredadores está influyendo
negativamente en la reproducción y fortalecimiento de la especie cinegética.
Parasitismo (+ -): es una relación en la que un individuo, el parásito, vive a expensas de otro que es el
hospedador, que resulta perjudicado. Este modelo es similar al modelo depredador/presa, la única diferencia
estriba en que el depredador se mantiene del “capital”, mientras que el parásito lo hace de los “intereses”, por
lo que no le interesa acabar con la víctima, pues supondría su fin.
Puede haber dos clases de parasitismo:
Endoparasitismo: el parásito vive dentro del organismo hospedante (duela del hígado, tenia,…)
Ectoparasitismo: el parásito es externo (pulga, piojo, mosquito,…). Entre los vegetales podemos citar el
muérdago, que parasita las ramas del pino, o el jopo que parasita las raíces del trébol.
El piojo de mar (Anilocra) es un crustáceo que se adhiere a los peces haciendo uso de las afiladas garras
de sus patas. Una vez sujeto, se alimentará de la sangre de su nuevo hospedador.
Algunas aves, como el cuco, depositan los huevos en el nido de otra especie.
Competencia (- -): dos poblaciones compiten cuando utilizan el mismo recurso que puede llegar a escasear y,
por tanto, limitar el desarrollo de ambas poblaciones. Si los requerimientos son muy similares, mayor será la
competencia. En una comunidad dos especies nunca pueden ocupar el mismo nicho ecológico y únicamente
sobrevivirá la población de una de las especies, mientras que la otra queda excluida. Se trata de un principio de
exclusión competitiva.
Para evitar la competencia y explotar completamente los recursos, las especies diversifican sus
comportamientos de diferentes formas:
Practicando formas distintas de alimentación: el gamo pasta herbáceas en el suelo, el ciervo ramonea
hojas de los árboles.
Compartiendo un mismo alimento de manera escalonada: jirafas, impalas y gacelas conviven en las
sabanas alimentándose de las acacias, pero a distinta altura.
Criando en diferentes épocas del año: el petirrojo cría en Abril, el colirrojo real en Mayo y el papamoscas
en Junio, pero los tres son insectívoros.
Migrando, de forma que se explota el mismo ecosistema pero por especies distintas y en diferentes
épocas del año.
Muchas plantas compiten por la luz, por ello hay una estratificación. (árboles, arbustos, hierbas, musgos,
lianas...
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Otras recurren a mecanismos para evitar la competencia, emiten sustancias ácidas o tóxicas que
impiden el crecimiento de otras. ( romero, pino). Microorganismos como el Penicilium notatun, productor de
la penicilina que elimina a las bacterias del medio.
Sucesión y regresión de los ecosistemas
Como hemos visto, las poblaciones, las comunidades y las condiciones físico-químicas del biotopo varían a lo
largo del tiempo. En consecuencia, los ecosistemas cambian pues no son entidades que permanecen
estáticas. Además, son capaces de mantener e incrementar continuamente su organización, reajustándose y
adaptándose a cualquier tipo de variación, utilizando un flujo continuo de materia y energía.
El final de este camino es un estado teórico de máxima madurez y estabilidad dinámica que se denomina
clímax. El proceso que siguen todos los ecosistemas tratando de alcanzar su clímax recibe el nombre de
sucesión ecológica. Se puede definir como un proceso dinámico resultante de las interacciones entre los
factores bióticos y abióticos en el tiempo, que da lugar a la formación de un ecosistema complejo y estable.
Como consecuencia de dicho proceso, en los ecosistemas hay sustituciones de su biocenosis a lo largo del
tiempo, sucediéndose cronológicamente unas a otras y proporcionando cada una de las condiciones favorables
para la siguiente. La sucesión ecológica es un proceso lento y gradual en el que las comunidades inestables
sufren modificaciones, tanto en su composición como en el tamaño de su poblaciones, buscando el equilibrio
con los factores abióticos del ecosistema.
Cuando este equilibrio se logra en la etapa final de la sucesión (clímax), la comunidad tenderá mantenerse, no
será sustituida por ninguna otra mientras no cambien las condiciones físico-químicas y climáticas. Así, en las
zonas con climas más constantes de la Tierra encontramos los ecosistemas más maduros y complejos: la selva
tropical y los arrecifes coralinos.
Si ocurriese un cambio, el clímax se rompería y el ecosistema iniciaría una sucesión hasta alcanzar un nuevo
clímax. Este proceso de vuelta atrás se denomina regresión o disclímax, y puede ocurrir por causas naturales
(cambio climático, inundaciones, erupciones volcánicas,…) o antrópicas (deforestación, contaminación,
introducción de especies nuevas en el ecosistema,…).
Tipos de sucesiones
Sucesiones primarias: se producen en territorios vírgenes que no han sido colonizados antes por
ninguna comunidad. Es el caso de las dunas, coladas volcánicas, aluviones… los primeros organismos que
colonizan estos territorios son los líquenes y musgos, y a partir de ellos se empiezan a formar suelo.
Posteriormente entran bacterias y hongos y las primeras herbáceas con raíces superficiales.
Sucesión secundaria: ocurren en ecosistemas que han sufrido una regresión que ha interrumpido su
camino hacia el clímax o en los que se ha roto dicho clímax pero todavía conservan el suelo y parte de la
vegetación. Al cabo de un tiempo más o menos largo, si las condiciones ambientales son las mismas que
las iniciales, el ecosistema vuelve a seguir la misma sucesión ecológica.
Así por ejemplo, si después de cortar un bosque abandonamos el terreno, la vegetación puede volver a
adueñarse de él. Las sucesiones secundarias no repiten necesariamente la misma serie que se dio en la
primaria, ya que el medio puede haber sido totalmente modificado en mayor o menor grado. Así, en el caso
de la tala del bosque, es posible que el suelo prácticamente no se altere.
De todos modos, las primeras plantas que se desarrollan no suelen ser las del bosque, sino plantas
herbáceas de crecimiento rápido que resisten la insolación directa. Posteriormente, a medida que se
desarrollan árboles y arbustos, aparecerán también las plantas de sombra propias del bosque.
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No todas las sucesiones exigen muchos años para su desarrollo. Sobre un tronco caído, por ejemplo, tiene
lugar una rápida sucesión, y lo mismo ocurre sobre la carroña de un animal muerto. En cuanto a la
vegetación terrestre, si dejamos aparte las sucesiones secundarias que hayan podido seguirse
íntegramente, por lo general no es posible observar de modo directo toda la serie, especialmente por la
lentitud de las etapas iniciales.
Los cambios en las sucesiones hacia el clímax
A medida que transcurren las sucesiones, se pueden apreciar una serie de cambios en los ecosistemas
Aumento progresivo de la biomasa: Al principio no hay limitación de los recursos disponibles, la
producción es muy alta, por lo que se produce un aumento progresivo hasta las etapas finales. Finalmente
la producción iguala a la respiración. Por ejemplo, la madera aumenta progresivamente al avanzar la
sucesión.
Disminución de la productividad: la productividad decrece con la madurez. La comunidad clímax es el
estado de máxima biomasa y mínima tasa de renovación.
Aumento de la biodiversidad: la comunidad clímax presenta una elevada diversidad que implica la
existencia de un aumento del número de especies e interacciones. Las especies r-estrategas van siendo
sustituidas por especies k-estrategas.
Aumento en el número de nichos: se produce un mayor aprovechamiento y el ecosistema se vuelve más
complejo. El resultado final es una especie para cada nicho y un aumento en el número total de nichos.
Aumento de la estabilidad: las relaciones entre las especies que integran la biocenosis son muy fuertes,
existiendo múltiples circuitos y realimentaciones que contribuyen a la estabilidad del sistema,
amortiguándose las fluctuaciones.
Disminución del flujo energético que recorre el
ecosistema: finalmente la energía pasa por muchos
organismos por lo que se producen más pérdidas, el
reciclado se produce instantáneamente por lo que la
materia apenas tiene tiempo de estar en el medio antes
de volver a ser capturada.
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Regresiones
Si ocurre un cambio el climax se rompe y el ecosistema iniciaría otra sucesión. Este proceso de vuelta atrás se
denomina regresión.
La regresión puede ocurrir por causas naturales (incendios, inundaciones, cambio climático, volcanes,...) o
por causas antrópicas, (deforestación, contaminación, introducción de nuevas especies...)
En la regresión suelen aparecer poblaciones de r estrategas (oportunistas)
Las principales regresiones se producen en los ecosistemas terrestres, debido a sobrepastoreo, talas
excesivas, deforestación, erosión o incendios.
Cuando el fenómeno es muy grave la comunidad puede perder su capacidad de regeneración.
En los ecosistemas acuáticos la más importante es la regresión producida por contaminación con abonos y
fertilizantes en aguas dulces y la contaminación del litoral y la sobreexplotación pesquera en el medio marino.
DINÁMICA DEL ECOSISTEMA.
Mecanismos de autorregulación. Límites de tolerancia y factores limitantes. Dinámica de poblaciones.
Relaciones interespecíficas.
Sucesión de los ecosistemas. Sucesiones primarias y secundarias. Clímax.
Conceptos básicos: especies "estenoicas" y "eurioicas", estrategas de la R y estrategas de la K,
mortalidad, natalidad, migración, densidad de población, capacidad portadora o de carga, competencia,
comensalismo, mutualismo, simbiosis, parasitismo, depredación, regresión, curvas de crecimiento
poblacional.
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Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente
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Actividades
Preguntas largas
1) Mecanismos de autorregulación del ecosistema.
2) Mecanismos de regulación de las poblaciones.
3) Sucesión de los ecosistemas. Sucesiones primarias y secundarias. Clímax.
Preguntas cortas
4) ¿Qué queremos indicar al decir que una especie es eurihalina?. ¿Y si decimos que es estenoterma?.
5) ¿Crees que las especies k-estrategas serán, en general, eurioicas o estenoicas?. Razónalo.
6) Explica las diferencias entre las estrategas de la k y de la r.
7) Explica el significado ecológico de la capacidad de carga.
8) ¿En qué condiciones puede crecer una población según una función exponencial?. ¿Es éste el tipo de
crecimiento que presentan la mayoría de las poblaciones?.
9) La población humana mundial no puede mantener indefinidamente un crecimiento exponencial. Explica las
razones en que se basa esta regla definiendo el concepto de capacidad de carga y resistencia ambiental y
explicando porqué el crecim9ento de las poblaciones es de tipo logístico.
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10) En un área de 80 m viven 140 individuos de una población de aves. Durante el año nacen 20 individuos,
mueren 30, inmigran 5 y emigran 10. ¿Cuál es la densidad de esta población al comienzo y al final del
año?. ¿Qué crees que ocurrirá con la población en un futuro?.
11) ¿Qué cambios podemos apreciar en los ecosistemas durante una sucesión?.
12) ¿Cómo explicas el hecho de que las oscilaciones depredador-presa fluctúen mucho en biomas simples
como un desierto y fluctúen poco en el caso de biomas más complejos como un bosque?.
13) ¿Qué diferencia existe entre una sucesión ecológica primaria y otra secundaria?.
14) Cita dos tipos de relaciones interespecíficas en las que exista mutuo beneficio de las especies relacionadas
y otros dos en las que una salga perjudicada y la otra beneficiada.
15) ¿Qué diferencia existe entre mutualismo y simbiosis?. Pon un ejemplo de cada caso.
16) En una sucesión ecológica, ¿cómo varían la diversidad de especie y la biomasa con el tiempo, a medida
que progresa la sucesión?.
17) ¿Qué le puede ocurrir al tamaño de una población si disminuye su tasa de natalidad?
18) ¿Es normal que en el medio natural una población tenga un crecimiento representado con una gráfica en
“J” o exponencial? ¿Por qué?
19) Cita dos ejemplos de relaciones intraespecíficas desfavorables.
20) ¿Qué diferencias existen entre una especie eurioica y otra estenoica?
21) ¿Cuáles son las características de las especies generalistas o estrategas de la r?
22) ¿Qué caracteriza a una especie especialista o estratega de la K?
23) ¿Qué factores pueden hacer que se estabilice el número de individuos de una población?
24) ¿Qué diferencia existe entre el parasitismo y la simbiosis? Ponga un ejemplo de cada caso
25) Enumera las principales características de las especies “estratega de la R” (generalista) y “estratega de la
K” (especialista)
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Preguntas de aplicación
17) La isla Royal, situada en el lago Superior (Norteamérica), fue colonizada a principios de siglo por un rebaño
de alces que atravesó la superficie helada del lago. La gráfica adjunta muestra los cambios del tamaño de
la población de alces a lo largo del tiempo. En el invierno de 1949 la isla fue colonizada por una manada de
lobos
grises;
los
cambios
numéricos del tamaño de su
población aparecen representados
por
una
curva
de
trazo
discontinuo. En relación con estos
sucesos responda a las siguientes
cuestiones:
a) Explica las posibles causas de
los cambios observados en el
tamaño de la población de
alces a lo largo del tiempo.
b) ¿Qué factores pudieron determinar la recuperación de la población después de 1930?
c) Explica cómo las relaciones depredador-presa pueden contribuir al equilibrio de ambas poblaciones.
18) En los gráficos A y B adjuntos se muestran sendos modelos de aproximación de una población a su
capacidad de carga. A partir de la observación de
estos diagramas, contesta razonadamente a las
siguientes cuestiones:
a) Representa gráficamente la relación que
normalmente se establecerá entre ambos
parámetros con el paso del tiempo
b) En la gráfica B, ¿cuál sería la causa de la
geometría sigmoidal de la curva que
representa la capacidad de carga?
19) La gráfica siguiente representa la tolerancia de dos especies
respecto a la escasez de agua. Indica cuál de ellas es eurihidra
y cuál es estenohidra. Justifica tu respuesta.
Respuest
c) ¿Cuáles serían los modelos de desarrollo
socioeconómico que explicarían cada una
de las gráficas?
Especie
Especie
Cantidad de agua en el
20) Observa el gráfico siguiente, correspondiente a la evolución de una población de gacelas.
a) ¿Qué evolución sigue esta población?.
B
c) Supongamos que se produce un incendio en la sabana
que afecta a casi toda la zona donde se alimentan las
gacelas. ¿Qué ocurrirá con la capacidad de carga del
ecosistema?. ¿Cómo afectará a la población?. Explícalo
y añade un gráfico como el anterior donde se vea el
efecto
Nº de individuos
b) Explica las características de la población en los puntos
A y B. Indica cómo serán las tasas de natalidad y
mortalidad en los dos puntos.
A
Tiempo
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21) En 1911 se introdujeron 25 renos en la isla de San Pablo (Alaska) y desarrollaron una población según la
gráfica adjunta. En 1938 había más de 2000 renos para una superficie de 140 km2, sin embargo, en 1950
era sólo de 8 renos.
a) ¿A qué crees que se debe esto si no hubo intervención humana durante todo este periodo?.
b) ¿Qué son los factores limitantes?. Pon algún ejemplo.
c) ¿En qué medida puede contribuir la biodiversidad a la estabilidad de las poblaciones?.
22) La tabla adjunta representa datos sobre el cambio de vegetación en un área concreta a lo largo del tiempo:
a) Describe el proceso representado. ¿Cuál es la comunidad clímax?
b) ¿En qué etapa hay más nichos ecológicos? ¿Por qué?
c) ¿Cómo evoluciona la producción primaria y la respiración de la comunidad a lo largo del tiempo?
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