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1 Universidad Nacional Experimental de los Llanos Occidentales “Ezequiel Zamora” - UNELLEZ La Universidad Que Siembra SUBPROYECTO ECOLOGÍA I RECURSOS NATURALES RENOVABLES Prof. OSWALDO VALLEJO TORRES 1 MODULO II LA ECOLOGIA COMO CIENCIA Objetivo General Al culminar el módulo, el estudiante deberá estar en capacidad de explicar la importancia de la ecología como ciencia y cual es el objetivo de su estudio. Objetivos Específicos 1. 2. 3. 4. 5. 6. Definir ecología, ambiente y factores ambientales Relacionar la ecología con otras ciencias Explicar la importancia de la ecología como ciencia. Discutir el concepto de niveles de organización de la materia. Definir los niveles de organización de interés para la ecología. Diferenciar las propiedades emergentes de los diferentes niveles de organización del ámbito ecológico. Contenidos Definición e importancia de la ecología. Factor ambiental o ecológico Clasificación de los factores ambientales Subdivisiones de la ecología Enfoques de la ecología Relación de la ecología con otras ciencias. Objeto de estudio de la ecología. UNELLEZ. RECURSOS NATURALES RENOVABLES. ECOLOGÍA I. UNIDAD I. MODULO II. LA ECOLOGÍA COMO CIENCIA. OSWALDO VALLEJO TORRES 2 Niveles de organización de interés para la ecología. Definición y propiedades emergentes de los niveles de organización del ámbito ecológico (Individuo, población, comunidad, ecosistema). LA ECOLOGIA COMO CIENCIA. APUNTES Breve historia. El hombre prehistórico para sobrevivir tuvo que comprender algunas relaciones entre plantas, animales y ambiente. Cuando comenzo a cultivar la tierra y domesticar animales debió reconocer los suelos más convenientes, predecir las variaciones estacionales y seleccioanar animales y plantas que respondieran mejor a las condiciones de cultivo. El hombre se transformó en un ecólogo práctico. Desde la antigüedad los naturalistas hicieron grandes contribuciones a la ciencia de la ecología. El primer estudioso de las interacciones entre los organismos y su medio ambiente no vivo fue Teofrasto (327 – 287) a. C.) , filósofo griego, condiscípulo de Aristóteles. Alrededor de 1930, se acumularon de manera independiente trabajos de tipo analíticos, estudiándose las reacciones de los animales a los diferentes factores ambientales, los valores extremos de estos factores compatibles con la conservación de la vida, la sucesión de la fauna, la sinecología y los trabajos teóricos sobre dinámica de poblaciones. El término ecología fue utilizado sólo por los especialistas. Poco aceptado por el mundo académico. Se popularizó durante los años 60 y principios de los 70 (aparición del movimiento ecologista). Todavía en la actualidad el término se confunde con ambiente y ecologismo. La práctica ambiental correcta depende del conocimiento de los temas y conceptos ecológicos. ___________________________________________ 1. NOTA: ESTOS APUNTES CORRESPONDEN A PARTE DE LAS NOTAS TOMADAS POR EL PROF. OSWALDO VALLEJO TORRES PARA LA PREPARACIÓN DEL MODULO II, DE LA UNIDAD I DEL SUBPROYECTO ECOLOGÍA I DEL V SEMESTRE DE INGENIERÍA DE LOS RECURSOS NATURALES DE LA UNELLEZ – GUANARE. POR LO TANTO, SÓLO SERVIRÁ COMO GUÍA DE ESTUDIO. EL ESTUDIANTE DEBERÁ REVISAR LA BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA. UNELLEZ. RECURSOS NATURALES RENOVABLES. ECOLOGÍA I. UNIDAD I. MODULO II. LA ECOLOGÍA COMO CIENCIA. OSWALDO VALLEJO TORRES 3 Definición: Ecología: Griego oikos <<casa>>; logía <<estudio de>> Literalmente, la ecología es el estudio de la casa. 1. ERNEST HAECKEL (1866): “Estudio científico de las relaciones entre los organismos y su ambiente”. Importante los términos: Relaciones y ambiente Ambiente: incluye no sólo las condiciones físicas, sino las condiciones biológicas en que vive un organismo. Relaciones: Abarca las interacciones de los organismos tanto con el mundo físico como con los miembros de la misma especie y con los de las demás especies. 2. KREBS: “Estudio científico de las interacciones que determinan la distribución y abundancia de los organismos” 1) Menos vaga 2) más informativa MERITO: Señala el último sujeto de la Ecología: la distribución y abundancia de los organismos; dónde están, cuántos hay, qué hacen. No señala la palabra AMBIENTE. AMBIENTE: Todos aquellos factores y fenómenos extrínsecos al organismo que lo influyen o potencialmente pueden influirlo. Los factores pueden ser físicos y químicos (abióticos) y otros organismos (bióticos) MACROAMBIENTE: MICROAMBIENTE AMBIENTE REGIONAL PRÓXIMO AL ORGANISMO, INFLUENCIADO POR ÉL UNELLEZ. RECURSOS NATURALES RENOVABLES. ECOLOGÍA I. UNIDAD I. MODULO II. LA ECOLOGÍA COMO CIENCIA. OSWALDO VALLEJO TORRES 4 FACTOR AMBIENTAL O ECOLÓGICO: Cualquier elemento del medio susceptible de actuar sobre los seres vivos, al menos durante una fase de su desarrollo. I. II. CLASIFICACIÓN DE LOS FACTORES AMBIENTALES. FACTORES ABIÓTICOS 1. Climáticos 2. No climáticos - Medio acuático - Medio edáfico FACTORES BIOTICOS 1. Factores tróficos 2. Factores bióticos no tróficos SUBDIVISIONES DE LA ECOLOGÍA. A) La autoecología Estudia las relaciones de una especie con su medio. Define principalmente los límites de tolerancia de las especies. Determina la preferencia de las especies desde el punto de vista de los factores Ecológicos. Estudia la influencia del medio sobre: Morfología. Comportamiento. Fisiología. B) La sinecología Analiza las relaciones entre las diferentes especies de la comunidad. Relación del medio con las diferentes especies. Los estudios sinecológicos se pueden hacer desde dos puntos de vista. i) Punto de vista estático (Sinecología descriptiva). Se describen agrupaciones de seres vivos que aparecen en determinado medio. Se obtiene información sobre: Composición, abundancia, frecuencia, Distribución espacial. ii) Punto de vista dinámico (Sinecología funcional). Evolución de la comunidad. UNELLEZ. RECURSOS NATURALES RENOVABLES. ECOLOGÍA I. UNIDAD I. MODULO II. LA ECOLOGÍA COMO CIENCIA. OSWALDO VALLEJO TORRES 5 Flujo energía, ciclo de materiales. C) Dinámica de poblaciones. Estudia las causas y modificaciones de la abundancia de especies en un medio dado. D) Ecología aplicada. Representa la tendencia moderna de protección a la naturaleza y equilibrio de esta en el medio ambiente humano rural y urbano. E) Ecología de sistemas. Emplea las matemáticas aplicadas en modelos matemáticos y computadoras para lograr la comprensión de la compleja problemática ecológica. Es una de las más modernas ramas de esta ciencia. Otras ramas de la ecología que centra de manera especial su atención en las relaciones y adaptaciones del ser humano a su ambiente son la ecología humana y la ecología social. ECOLOGÍA ANIMAL vs. ECOLOGÍA VEGETAL Animales y plantas constituyen parte del ambiente del otro y sus ecologías deberían siempre ser consideradas juntas. De manera general, podemos decir que el estudio de la ecología se puede Enfocar desde tres puntos de vista: 1. DESCRIPTIVO: Describe grupos de animales y plantas y sus interrelaciones. 2. FUNCIONAL: Estudia la relación y busca identificar y analiza problemas Comunes. “Como Operan los Sistemas”. 3. EVOLUTIVO: Considera los organismos como productos históricos de la evolución: “porque la Selección Natural favorece a una solución particular”. RELACIÓN DE LA ECOLOGÍA CON OTRAS CIENCIAS. Los organismos tienen múltiples interacciones con el mundo que los rodea. Estas interacciones implican todo tipo de procesos físicos y biológicos. Ninguna otra disciplina trata de explicar tal variedad de fenómenos a tantos niveles diferentes. UNELLEZ. RECURSOS NATURALES RENOVABLES. ECOLOGÍA I. UNIDAD I. MODULO II. LA ECOLOGÍA COMO CIENCIA. OSWALDO VALLEJO TORRES 6 Para poder estudiar estas interacciones la ecología se apoya en otras ciencias. Como consecuencia, la Ecología trata aspectos de muchas otras ciencias. Figura 1 Relación de la ecología y otras ciencias (Tomado de Smith, R, L y Smith, T, M. 2001. Ecología. 4ª. Edition.) La ecología por lo tanto es una ciencia interdisciplinar y utiliza aspectos de otras ciencias en el contexto de la comprensión de las relaciones entre los organismos y su ambiente. Ejemplo: Las plantas incorporan agua a través de la absorción por las raíces. Este hecho: Influye sobre la humedad del suelo. Sobre los patrones de flujo de las aguas superficiales. Al liberar agua a la atmósfera, incrementan el contenido de agua atmosférica. Influyen en los patrones regionales de precipitación. La ecología para explicar tales procesos necesita de la geología, la hidrología y la meteorología. La geología de una zona influye sobre la disponibilidad de agua y nutrimentos para el crecimiento de las plantas. La ecología es un área de estudio rica y compleja. UNELLEZ. RECURSOS NATURALES RENOVABLES. ECOLOGÍA I. UNIDAD I. MODULO II. LA ECOLOGÍA COMO CIENCIA. OSWALDO VALLEJO TORRES 7 ¿QUÉ INTENTA HACER LA ECOLOGÍA COMO CIENCIA? DESCRIBIR: Aumentar el conocimiento sobre la vida. PREDECIR: Pronosticar las tendencias futuras de los sistemas ecológicos. CONTROLAR: Manejar los sistemas ecológicos. ENTENDER: Las relaciones ecológicas a diferentes niveles de complejidad. Como operan los factores ambientales para controlar la distribución de las especies: vectores de enfermedades, por ejemplo. Entender cuál es la interacción dinámica entre y dentro de las poblaciones de la diferentes especie. ej.: Entre el hombre, el dengue y el aedes aegypti. Requiere entender la dinámica del ensamblaje o acoplamiento dinámico y complejo de especies. ej.: fitoplancton, zooplancton y los peces en un cuerpo de agua. Requiere la apreciación de los patrones de entrada y salida de nutrientes y materiales del suelo y como estos controlas su fertilidad ¿QUÉ IMPORTANCIA TIENE LA ECOLOGÍA PARA LOS INGENIERÍOS DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES? Organización de la materia o niveles emergentes de la materia. Este concepto permite: a) Delimitar el campo de estudio de la ecología UNELLEZ. RECURSOS NATURALES RENOVABLES. ECOLOGÍA I. UNIDAD I. MODULO II. LA ECOLOGÍA COMO CIENCIA. OSWALDO VALLEJO TORRES 8 b) Comprender los conceptos de individuo, población, comunidades y ecosistemas. NIVELES DE ORGANIZACIÓN. MUNDO INORGÁNICO: Los electrones “se organizan” en átomos. Los átomos Moléculas Moléculas Compuestos Químicos. MUNDO ORGÁNICO: Compuestos químicos “se organizan” células Células Tejidos Tejidos Órganos Órganos Individuos AMBIENTE ECOLÓGICO: Individuos “se organizan” Poblaciones Comunidades Ecosistemas Biomas Poblaciones Comunidades Ecosistemas Biomas Biosfera “ENTENDEMOS POR NIVELES DE ORGANIZACIÓN O NIVELES EMERGENTES DE LA MATERIA AQUELLOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA EN LOS CUALES EXISTEN PROPIEDADES O CARACTERÍSTICAS QUE NO SE EXPRESAN POR SIMPLE ADICIÓN DE LAS PROPIEDADES O CARACTERÍSTICAS DE LOS ELEMENTOS QUE LOS CONSTITUYEN” Ejemplo: Las propiedades de los electrones no bastan para explicar una serie de propiedades de las moléculas o compuestos. LAS PROPIEDADES O CARACTERÍSTICAS QUE CONOCEMOS EXISTEN EN LOS ORGANISMOS INDIVIDUALES, NO SON SUFICIENTES PARA CARACTERIZAR LA AGRUPACIÓN DE INDIVIDUOS A NIVEL POBLACIONAL. UNELLEZ. RECURSOS NATURALES RENOVABLES. ECOLOGÍA I. UNIDAD I. MODULO II. LA ECOLOGÍA COMO CIENCIA. OSWALDO VALLEJO TORRES 9 Expresado de manera simple: A MEDIDA QUE LOS COMPONENTES SE COMBINAN PARA PRODUCIR CONJUNTOS MÁS GRANDES, EN UNA SERIE JERARQUICA, SE ORIGINAN NUEVAS PROPIEDADES. El principio de niveles de integración es una declaración más del viejo adagio que dice: “el todo es más que la suma de las partes” o, como con frecuencia se asienta: “el bosque es más que un conjunto de árboles” NIVELES DE COMPLEJIDAD DE LOS SISTEMAS ECOLÓGICOS SISTEMAS: Grupos de objetos que poseen algún tipo de interacción regular. En los Sistemas Ecológicos se reconocen los siguientes Niveles de Organización. NIVEL DE INDIVIDUO: Relaciona diferentes características de comportamiento, morfológicas y fisiológicas con las funciones de crecimiento, mantenimiento y reproducción bajo diferentes condiciones ambientales. Características (Propiedades emergentes): Variables ecofisiológicas: Eficiencia energética, ritmos, respuestas fisiológicas, características etológicas, etc. La morfología funcional, la ecología fisiológica y ecología del comportamiento son campos de estudio que se interesan por las relaciones a este nivel NIVEL DE POBLACIÓN: Miembros de una especie particular que viven juntos en un área dada, en un momento dado y tienen la potencialidad de entrecruzarse. Características: Crecimiento poblacional, parámetros poblacionales (densidad, patrones de distribución de los individuos en el espacio, composición de edad y sexo, tasas de natalidad y mortalidad), fenómenos sociales, competencias intraespecíficas, respuestas numéricas y funcionales, etc. Estas características, al igual que muchas otras, están influenciadas por las UNELLEZ. RECURSOS NATURALES RENOVABLES. ECOLOGÍA I. UNIDAD I. MODULO II. LA ECOLOGÍA COMO CIENCIA. OSWALDO VALLEJO TORRES 10 condiciones físicas del ambiente y por la interacción con otras especies. La ecología de poblaciones es el campo de especialización interesado en el estudio de los sistemas ecológicos a este nivel de organización. NIVEL DE COMUNIDAD: Conjunto de poblaciones de un ecosistema. Las poblaciones de diferentes especies, no están distribuidas como unidades distintas y separadas, sino como componentes de ensamblajes de múltiples especies. Características: Riqueza en especies, estratos verticales, tramas tróficas, estabilidad, sucesión, diversidad, relaciones interespecíficas, etc. La rama de la ecología conocida como ecología de comunidades, se dedica al estudio de este nivel de organización. NIVEL DE ECOSISTEMA: La Unidad mayor de la ecología. UN ECOSISTEMA PUEDE SER: Lago – Pequeño tronco de árbol caído. “Cualquier retazo de la naturaleza” Nivel de Organización formado por individuos de muchas especies que, más o menos, se mantienen así mismo y persisten a través del tiempo debido a su interacción, utilizando una fuente de energía externa, que en prácticamente todos los casos, es la radiación solar. Características: Posee componentes bióticos (productores, consumidores y descomponedores) y componentes abióticos (parte física) que se encuentran interrelacionados. Todos están compuestos por grupos de organismos que se pasan materia y energía de unos a otros. El principal objetivo de los estudios ecológicos a nivel de ecosistemas está relacionado con el flujo de energía y el intercambio de nutrientes químicos entre los componentes del ecosistema. Ejemplo: Un bosque Componentes físicos: La atmósfera, el clima, el suelo y el agua. Componentes bióticos: Plantas, animales y microorganismos que habitan en el bosque. Cada organismo interactúa con el ambiente físico: no sólo reacciona frente al medio físico sino que también lo modifica. UNELLEZ. RECURSOS NATURALES RENOVABLES. ECOLOGÍA I. UNIDAD I. MODULO II. LA ECOLOGÍA COMO CIENCIA. OSWALDO VALLEJO TORRES 11 Los árboles interceptan la luz del sol y la utilizan para la fotosíntesis. Modifican el ambiente de las plantas que viven debajo: reducen la luz del sol y bajan la temperatura del aire. Las aves se alimentan de los insectos que viven en la hojarasca del bosque: Reducen el número de insectos y modifican el ambiente de otros organismos que comparten este recurso alimentario. Figura 1 Componentes del ecosistema en un bosque (Modificado de Southwick, Ch. 1976. Ecology and the quality of our environment, 2ª. Edition.) LA BIOSFERA. La combinación de los ecosistemas de la tierra, forman el ecosistema planetario o biósfera. Es la parte de la Tierra donde se desarrolla la vida. Es la parte más externa de la corteza terrestre y tiene las siguientes UNELLEZ. RECURSOS NATURALES RENOVABLES. ECOLOGÍA I. UNIDAD I. MODULO II. LA ECOLOGÍA COMO CIENCIA. OSWALDO VALLEJO TORRES 12 propiedades: 1. Recibe energía externa del Sol. 2. Existen en ella los tres estados de la materia. 3. Pueden existir sobre ella agua líquida en grandes cantidades. LIMITES: En el mar la vida vegetal raramente se encuentra en estado activo más allá de los 0.1 Km. Sólo una capa inferior a los 100 m de espesor, recibe suficiente luz para que pueda efectuar la fotosíntesis. Toda vida marina depende de esta actividad superficial. No obstante, se ha encontrado vida animal y bacteriana en las máximas profundidades. Bibliografía. Collier et al., 1.973. Dynamic Ecology. Prentice Hall, INC. N.Y. Krebs, Ch. J. 1.984. Ecología. Análisis Experimental de la Distribución y la abundancia. Harper and Row Publisher. Méndez, J. 1.984. Ecología. Ed. USTA Colombia. Rabinovich, J. E. 19880. Introducción a la ecología de poblaciones animales. Consejo Nacional para la Ecología. Compañía Editorial Continental, S. A. Méjico. Smith, R. L. y Smith, T. M. 2001. Ecología. 4.a edición. PEARSON EDUCACIÓN, S. A. Madrid. Southwick, Ch. 1976. Ecology and the quality of our environment, 2ª. Edition. D. Van Nostrand. New york. Vázquez Torre, G. A. M. 1993. Ecología y formación ambiental. McGraw-Hill Interamericana de Méjico, S. A. Conceptos de ecologia. 1. El último sujeto de la ecología es conocer la distribución y abundancia de los organismos, las cuales están determinadas por el ambiente circundante: a) De una definicón científica de ambiente. b) ¿Qué es un factor ambiental o ecológico? c) Realice una clasificación de los factores ambientales. 2. Explique le concepto de niveles de organización o niveles de integración de la materia. UNELLEZ. RECURSOS NATURALES RENOVABLES. ECOLOGÍA I. UNIDAD I. MODULO II. LA ECOLOGÍA COMO CIENCIA. OSWALDO VALLEJO TORRES 13 3. Defina los niveles de organización del ámbito ecológico. 4. Discuta el concepto de ecosistema. 5. Cuales son las principales divisiones de la ecología. A que se dedica cada una de ellas. UNELLEZ. RECURSOS NATURALES RENOVABLES. ECOLOGÍA I. UNIDAD I. MODULO II. LA ECOLOGÍA COMO CIENCIA. OSWALDO VALLEJO TORRES