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Biología Compendio VIII: Interacciones de la vida



"La pérdida de especies es la imprudencia que es menos probable que nuestros descendientes quieran perdonarnos."

E. O. Wilson, Professor, Harvard University (1997)

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Principios de la ecología

35.1 Organismos y su entorno

La ecología es el estudio de todas las relaciones entre los organismos y su ambiente abiótico (entorno o hábitat). El papel o función de un organismo en su hábitat es su nicho ecológico.

35.2 Crecimiento y regulación de las poblaciones

La ecología de poblaciones trata sobre las cantidades de individuos de una especie determinada que se encuentran en una zona y el modo en que esas cantidades cambian con el tiempo. El tamaño último de una población estable es el resultado de interacciones entre: (1) potencial biótico, la tasa máxima a la que puede crecer una población en condiciones ideales; (2) tasa de crecimiento poblacional, la relación entre nacimientos, muertes, inmigraciones y emigraciones; (3) capacidad de sostenimiento, el tamaño máximo al que un ecosistema puede mantener una población, determinado por los recursos limitados como espacio, nutrimentos y luz; (4) resistencia ambiental, que mantiene las poblaciones en la capacidad de sostenimiento o por debajo de ella.

35.3 Distribución de poblaciones en el espacio y el tiempo

Las poblaciones se clasifican en tres tipos según su distribución: (1) Las distribuciones agrupadas se dan por razones sociales o en torno a recursos limitados. (2) Una distribución uniforme es normalmente el resultado de la separación territorial. (3) La distribución aleatoria es poco frecuente: se da sólo cuando los individuos no interactúan socialmente y cuando los recursos son abundantes y están distribuidos de manera uniforme.

35.4 Cambios en la población humana

La población humana ha presentado crecimiento exponencial durante un lapso sin precedentes, por haber vencido ciertos aspectos de la resistencia ambiental y aumentado la capacidad de sostenimiento de seres humanos en la Tierra. Esto se ha conseguido mediante el uso de herramientas, agricultura, industria y medicina.

En la actualidad, la mayor parte de los habitantes del planeta viven en países en vías de desarrollo con poblaciones en rápida expansión, donde diversas condiciones sociales y culturales alientan la formación de familias grandes. Estados Unidos es el país desarrollado que crece con más rapidez, debido a las altas tasas de inmigración y al baby boom que tuvo lugar en las décadas de 1941 a 1970. Se desconoce la capacidad de sostenimiento de seres humanos en la Tierra, pero con una población de más de 6000 millones, los recursos son demasiado limitados para brindar a todo el mundo un nivel de vida elevado. La constante disminución de la extensión de tierras productivas, agua dulce, madera y peces, sugiere que se está dañando el ecosistema mundial y reduciendo su capacidad par dar sustento.

Hay dos tipos de sobrepoblación, la de individuos y la de consumo. Los países subdesarrollados tienden a presentar sobrepoblación de individuos, en la que el incremento poblacional degrada el ambiente aunque cada individuo utilice pocos recursos. Los países desarrollados tienen sobrepoblación de consumo, en la que cada individuo de una población con crecimiento lento o estacionario consume una gran parte de los recursos, lo que provoca degradación del ambiente. La demografía, la ciencia que estudia las estadísticas de la población humana, proyecta que la población mundial se estabilizará (r = 0, o crecimiento poblacional cero) a finales del siglo XXI.

Ecología de comunidades

36.1 Interacciones en las comunidades

Las interacciones en la comunidad influyen sobre el tamaño de poblaciones y comunidades como agentes de selección natural. Las especies que viven en una misma comunidad han desarrollado relaciones simbióticas y de alimentación que hacen circular la materia y energía por el ecosistema. Este flujo de materia y energía constituye los niveles tróficos (cadenas alimentarias).

Tabla 36.1 Interacciones entre organismos

Tipo de interacción

Efecto sobre el organismo A

Efecto sobre el organismo B

Competencia entre A y B

Daña

Daña

Depredación de A contra B

Beneficia

Daña

Simbiosis

Parasitismo de A en B

Beneficia

Daña

Comensalismo de A en B

Beneficia

No tiene efecto

Mutualismo entre A y B

Beneficia

Beneficia

36.2 Efectos de la competencia entre especies

La competencia ocurre cuando dos o más individuos intentan utilizar un mismo recurso esencial como alimento, agua, refugio, espacio o luz solar. Algunas especies siempre vencen a otras.

36.3 Interacciones entre depredadores y presas

36.4 La simbiosis

La simbiosis es cualquier asociación entre especies. Las relaciones simbióticas se dan entre dos especies que interactúan estrechamente durante un lapso prolongado. La simbiosis incluye: (1) el parasitismo, en el un organismo parásito se beneficia y el otro, el huésped es dañado; (2) en el comensalismo una especie obtiene ventajas, que por lo regular consisten en encontrar alimento con más facilidad en presencia de la otra especie, a la cual no le afecta la asociación; (3) el mutualismo es provechoso para ambas especies simbióticas.

36.5 Influencia de las especies clave en la estructura de la comunidad

Cada comunidad puede tener una o más especies clave, cuya eliminación altera radicalmente la estructura de dicha comunidad. Identificar y proteger especies puntales es un objetivo de la biología de conservación. La biodiversidad se expresa en términos de riqueza de especies, número de ellas dentro de una comunidad. La biodiversidad es alta cuando el número de nichos ecológicos es grande, cuando una comunidad no está aislada, cuando se dispone de más energía y en comunidades que han existido por mucho tiempo sin perturbaciones importantes.

36.6 Sucesión: Sustitución ordenada de las comunidades a través del tiempo

La biogeografía es el estudio de la distribución geográfica de plantas y animales, incluyendo de dónde provienen las poblaciones, cómo llegaron, y cuándo lo hicieron. La distribución geográfica de una especie determinada es la porción de la Tierra en que se le encuentra. Alfred Wallace dividió las tierras del planeta en seis reinos biogeográficos: paleártico, neártico, neotropical, etiope, oriental y australiano. Cada reino ha mantenido sus características biológicas propias debido a que está separado de los demás por cordilleras, desiertos, océanos u otras barreras. En la actualidad, las actividades humanas están contribuyendo a una homogeneización de los reinos biogeográficos.

Ecosistemas y biosfera

37.1 Flujo de energía a través de las comunidades

El flujo de energía en un ecosistema ocurre linealmente, de energía solar a productor, luego a consumidor y después a desintegrador. Las pirámides ecológicas expresan la reducción progresiva en número de organismos, biomasa y energía en niveles tróficos sucesivamente más altos. La pirámide de energía explica la amplificación biológica, que es el proceso por el que las sustancias tóxicas se acumulan en concentraciones cada vez mayores en los niveles tróficos progresivamente más altos. La productividad primaria bruta de un ecosistema es la tasa a la que la energía capturada en la fotosíntesis se acumula como biomasa. La productividad primaria neta es la energía que queda (como biomasa) después de la respiración celular de las plantas.

37.2 Desplazamiento de los nutrimentos dentro de los ecosistemas

Los ciclos biogeoquímicos consisten en la circulación de la materia desde el ambiente abiótico hacia los organismos y de regreso al ambiente, donde nuevamente queda a disposición de los productores.

37.3 Factores que influyen en el clima y la vida

El ambiente planetario único de la Tierra hace posible la vida. La luz del sol es la principal (y casi única) fuente de energía disponible para la biosfera. De la energía solar que llega a la Tierra, 30% se refleja de inmediato al espacio como radiación infrarroja (calor), y el resto es absorbido por la atmósfera y la superficie terrestre.

La inclinación de la Tierra sobre su eje de rotación concentra la energía solar en el ecuador y la diluye en los polos. Por tanto, los trópicos son más cálidos que las regiones templadas y polares. La transferencia de calor atmosférico del ecuador a los polos produce movimiento de aire caliente hacia los polos y de aire frío hacia el ecuador (efecto Coriolis), moderando de este modo el clima global.

Los dos ecosistemas terrestres más productivos son humedales (pantanos y marjales) y pluvisilvas (bosques lluviosos tropicales). Los dos ecosistemas terrestres menos productivos son tundra y desierto.

Para que haya vida en la Tierra se necesitan nutrimentos, energía, agua líquida y temperatura razonable. Las diferencias en cuanto a la forma y abundancia de los seres vivos en diversas partes del planeta son atribuibles en buena parte a diferencias en la influencia recíproca de estos cuatro factores.

Los diversos ecosistemas de la Tierra

38.1 Biomas: Distribución de la vida en la Tierra

Un bioma es una región terrestre grande relativamente bien diferenciada con clima, suelo, vegetación y fauna característicos. Dada su gran extensión, un bioma comprende varios ecosistemas interactuantes. Temperatura y precipitación son factores abióticos de importancia que influyen en la distribución de los biomas.

38.2 Principales biomas terrestres

38.3 Distribución de la vida en aguas continentales

En los ecosistemas acuáticos, los factores limitantes de la distribución y abundancia de seres vivos comprenden salinidad, concentración de oxígeno disuelto y disponibilidad de luz para la fotosíntesis. Se encuentran nutrimentos en los sedimentos del fondo, los cuales han sido arrastrados de terrenos circundantes y concentrados cerca de la ribera y en aguas profundas.

Entre los ecosistemas de agua dulce se incluyen cuatro tipos: (1) Los de agua corriente o lóticos (ríos y arroyos) tienen escaso fitoplancton y dependen de detritos procedentes de tierra para obtener gran parte de su energía; los tipos de organismos presentes varían mucho, dependiendo principalmente de la corriente, más rápida en las fuentes que río abajo. (2) Los ecosistemas de agua estacionaria o lénticos (lagos y estanques) se dividen en tres zonas con base en la profundidad del agua, y en dos categorías basándose en la relación de turbidez y contenido nutrimentos.

(3) Los humedales de agua dulce, zonas bastante productivas y transicionales entre ecosistemas acuáticos y terrestres, están cubiertos por aguas someras cuando menos parte del año, tienen suelos y vegetación característicos. (4) Un estuario es un cuerpo costero de agua rodeado en parte por tierra, con acceso al océano y un gran suministro de agua dulce de ríos; son muy productivos, debido a que reciben una gran entrada de nutrimentos de la tierra adyacente. Una de las funciones principales de los estuarios es la de actuar como criaderos para las fases juveniles de muchos organismos acuáticos.

38.4 Distribución de la vida en aguas oceánicas

La vida en las aguas oceánicas se distribuye en dos categorías: pelágica (los que reciben luz solar) y bentónica (los que viven en el fondo). Los productores son plantas acuáticas y protistas fotosintetizadores (fitoplancton). Los arrecifes de coral existen en mares cálidos y poco profundos. Los arrecifes de carbonato de calcio constituyen un hábitat complejo que sostiene el ecosistema submarino más variado. La mayor parte de la vida habita en aguas poco profundas y se concentra en cuatro ambientes marinos importantes.

38.5 La vida en las fosas abisales del fondo oceánico

La luz solar no penetra en el océano más allá de los 500 o 600 m de profundidad; por debajo de este nivel, la oscuridad es completa. La presión es muy alta, aumentando una atmósfera cada 10 metros. Se han identificado organismos que viven entre los 2.000 y 11.000 m de profundidad. El medio abisal cobija los llamados "fósiles vivientes" (como el molusco Neopilina, cuyos congéneres se extinguieron en su mayoría en la era paleozoica). Debido a la ausencia de corrientes, los peces no presentan forma hidrodinámica, sino exuberante y hasta monstruosa; algunos presentan bioluminiscencia (propiedad de emitir luz mediante reacción química de enzimas y otras sustancias en el organismo).

Un elemento propio del medio abisal es el constituido por fuentes hidrotermales, situadas cerca de las grandes líneas de rotura de las placas oceánicas, las dorsales oceánicas. Se trata de fuentes de aguas sulfuradas muy calientes (hasta 350 ºC) que calientan el agua ambiental hasta unos 23 ºC. En este ecosistema el primer nivel trófico lo conforman las bacterias quimiosintéticas que utilizan el sulfuro de hidrógeno. Muchos científicos piensan que la vida podría haber surgido en estos lugares, descubiertos en la década de 1970.

Efectos de la actividad humana en el ambiente

39.1 Extinción de las especies

La diversidad biológica o biodiversidad, que es la variedad de organismos y de ecosistemas en que éstos viven, incluye el número de especies distintas (diversidad de especies), la variedad genética (diversidad genética), y la variedad de interacciónes dentro de ecosistemas (diversidad de ecosistemas).

Entre las actividades humanas que contribuyen a la reducción en la diversidad biológica se incluyen pérdida y perturbación del hábitat, contaminación, introducción de especies importadas (contaminación biótica), control de plagas y depredadores, cacería, y captura comercial. De estos factores, la pérdida de hábitat es el más significativo. La creación de parques naturales, bosques y áreas similares reducirían el número de especies perdidas para siempre.

39.2 Pérdida de la cubierta forestal

Los bosques aportan muchos beneficios ecológicos, incluyendo aporte indispensable de oxígeno atmosférico, protección de cuencas hidrológicas, prevención de la erosión del suelo, moderación del clima y hábitat de vida silvestre. El mayor problema que enfrentan los bosques actualmente es la deforestación, la pérdida temporal o permanente de los bosques con diversos fines.

En los trópicos, los bosques son destruidos: (1) por colonizadores para disponer de tierras agrícolas temporalmente, (2) para obtener madera, particularmente en países subdesarrollados, (3) a fin de abrir espacios a la ganadería, y (4) para obtener leña como combustible.

La desforestación extensa de determinados bosques boreales comenzó a finales de 1980 y principios de 1990 para la obtención de madera y fibra de madera industriales. Actualmente, las Naciones Unidas han recomendado que cada nación preserve al menos un 12% de sus ecosistemas representativos.

39.3 El calentamiento global

El calentamiento global consiste en un aumento de la temperatura de la Tierra debido al uso de combustibles fósiles y a otros procesos industriales que llevan a una acumulación de gases invernadero en la atmósfera. El calentamiento global puede causar ascenso en el nivel del mar, cambios en los patrones de precipitación, extinción de muchas especies, y problemas en la agricultura. Podría provocar el desplazamiento de millones de personas.

39.4 La lluvia ácida

Los procedimientos industriales humanos emiten sustancias tóxicas y producen más nutrimentos de los que la naturaleza puede procesar con eficiencia. En virtud del consumo masivo de combustibles fósiles, se ha incrementado el flujo de energía y trastornado los ciclos naturales del carbono, el azufre y el nitrógeno, lo que ha dado origen a la lluvia ácida.

La lluvia ácida presenta un pH del agua inferior a 5,65. La mayor parte de las sustancias acidificantes vertidas al aire son dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno. Una gran parte del dióxido de azufre es oxidado por el vapor de agua atmosférica y se transforma en ácido sulfúrico, que cae diluido en la lluvia. Ciertos suelos y ecosistemas acuáticos de agua dulce son más susceptibles que otros a la acidificación; los daños pueden ser directamente a las plantas, que pueden sufrir abrasión (las hojas se amarillean).

39.5 Agotamiento de la capa de ozono

La capa de ozono (O3) de la estratosfera ayuda a proteger la Tierra de la perjudicial radiación ultravioleta procedente del sol. La cantidad total de ozono en la estratosfera está declinando lentamente y se producen grandes agujeros en la capa de ozono sobre la Antártica y el Ártico cada año.

39.6 Recursos naturales y contaminación

Cualquier forma de materia o energía que existe de modo natural y que puede ser utilizada por el ser humano es un recurso natural. Los recursos naturales se clasifican en renovables y no renovables.

El uso de los recursos naturales sugiere que a medida que su demanda aumenta, disminuye su oferta. La demanda de algunos recursos puede reducirse con la sustitución por otros, el reciclaje y la ayuda de la tecnología. Existe la tendencia a utilizar los recursos naturales tan rápido que se sobrepasa la capacidad que tiene el ambiente para reponerlos, producto de esto, se contaminan el suelo, el agua y el aire. La contaminación afecta a la salud del hombre, la calidad de vida o el funcionamiento natural de los ecosistemas.

Referencias

De entre las varias fuentes de información consultadas para la elaboración de este recopilatorio, cito a enciclopedias como Encarta, Santillana, y autores como Solomon, Berg, Martin, Fajardo, Torres, Biggs, Kapicka, Lundgren, y, de manera especial, a Audesirk y Byers. Sin el aporte investigativo de sus textos no hubiese sido posible realizar esta labor. ¡Para todos ellos mi perpetua gratitud!

 

 

Autor:

Allan Alvarado Aguayo, MSc