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Biodiversidad en los ecosistemas acuáticos y terrestres
En el 2008, Michael Grundler caminaba al lado de un río en Papúa Nueva Guinea cuando escuchó una serie de clicks. Al
mirar abajo encontró una rana muy pequeña, esta resultó ser una de las dos especies nuevas para la zona: Paedophryne
swiftorum y Paedophryne amauensis. Este género incluye ranas de tan sólo 8 mm
de largo (¡los vertebrados más pequeños de la Tierra!), y únicamente se
encuentra distribuido en la península de Papúa. ¿Qué factores ambientales
limitan la distribución de esta rana a esta zona específica? ¿Será acaso alguna
fuente de comida, ausencia de depredadores y patógenos, el clima?
Este tipo de preguntas son justamente el objeto de estudio de la Ecología. En este
tema veremos qué es la Ecología, sus niveles de estudio y cuáles son sus
características. ¡Empecemos!
Paedophryne swiftorum
Ecología (oikos = casa, logos= estudio)
La Ecología es el estudio científico de las interacciones entre organismos y su ambiente, lo que determina la distribución
y abundancia de los organismos. Trata de responder a las preguntas:
• ¿Dónde viven los organismos?
• ¿Por qué viven ahí?
• ¿Cuántos hay?
• ¿Cómo afecta eso otros fenómenos?
*Ojo: no hay que confundir la palabra Ecología con ecologismo (movimiento político y social que defiende la protección
del medio ambiente).
Las interacciones estudiadas por la Ecología se pueden organizar en rangos o niveles jerárquicos: desde un individuo,
población, comunidad, ecosistema, paisaje y finalmente, el planeta. Revisa la imagen de la siguiente página (de abajo
hacia arriba) para recordar estos niveles.
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Niveles de estudio en Ecología.
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Comunidades
Una comunidad ecológica está conformada de todas las poblaciones de distintas especies en interacción dentro de un
ecosistema, es decir, abarca la porción biótica del ecosistema. Los miembros de la comunidad presentan interacciones
que pueden limitar el tamaño de sus poblaciones e inclusive su distribución. Ahora veremos algunas de estas
interacciones.
Intraespecífica: los individuos de una misma especie se encuentran en constante competencia. O bien, pueden
presentar asociaciones que resulten benéficas para la población en general.
• Competencia: por recursos, espacio, pareja, dominancia social, etc.
• Asociación: los individuos se unen para obtener un beneficio (mayor facilidad de caza, defensa ante
depredadores, facilidad para reproducción, migración, etc.).
Algunos tipos de asociaciones intraespecíficas
Relaciones interespecíficas: entre individuos de distintas especies.
Ningún par de especies puede ocupar el mismo nicho ecológico simultánea y continuamente. A esto se le llama el
principio de exclusión competitiva. Entre más similar se el nicho, mayor será la competencia.
Algunos ejemplos de relaciones interespecíficas son:
Colonial
Está compuesta por muchos individuos
unidos físicamente entre sí. Ej.
Coral.
Familiar
Por grado de parentesco. Ej.
Gorilas.
Gregaria
Se agrupan con un fin
determinado: migración,
búsqueda de alimento, etc.
Ej. Gacelas
Estatal
Existen jerarquías con
división del trabajo.
Construyen nidos. Ej. Abejas.
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*Algunos autores consideran la herbivoría como un tipo de depredación.
Un tipo especial de relación es la simbiosis. Los tipos de simbiosis son:
*A veces es difícil establecer el tipo de asociación que estamos viendo. Por ejemplo, en el comensalismo es difícil decir hasta que
punto una de las especies no sufre ningún efecto.
Herbivoría (+/-)
Animales que consumen
organismos autótrofos.
Ej. Manatí *
Competencia (-/-)
Individuos de distintas especies compiten por el mismo recurso.
Ej. Aves y delfines compiten por
peces
Facilitación (+/+ ó+/0)
Una especie facilita el establecimiento
de otras.
Depredación
(+/-)
Un individuo caza a otro para subsistir.
Ej. Una araña se alimenta de
insectos
Parasitismo (+/-)
Garrapata se alimenta de fluidos de un
mamífero.
Comensalismo (+/0)
Nodricismo: una planta grande proporciona un microhábitat para que los cactus pequeños
puedan establecerse*
Mutualismo (+/+)
Las hormigas se resguardan entre las
espinas de la acacia, y a la vez la protegen de
los herbívoros.
Otro ejemplo son los líquenes y las microrrizas.
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En ocasiones, estas relaciones (principalmente la depredación) llevan a adaptaciones de defensa increíbles, como las
coloraciones aposemáticas (colores intensos) para indicar la presencia de veneno, coloraciones crípticas (camuflaje), y
el mimetismo (una especie no venenosa imita a una venenosa).
Ejemplos de adaptaciones de defensa
Ecosistemas
Un ecosistema es una comunidad de organismos en un área, incluyendo los factores físicos o abióticos con los que
interaccionan. Un ecosistema puede ser una isla, un lago, un bosque o un espacio mucho más pequeño, como un tronco
caído o un oasis en el desierto. A este nivel, surgen propiedades que no podemos estudiar en poblaciones o
comunidades.
Factores bióticos y abióticos
Los componentes del ambiente se pueden dividir en dos partes:
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• Bióticos (vivientes): todos los organismos (biota).
• Abiótico (no viviente): factores químicos y físicos del ecosistema. Entre los más importantes están el agua (humedad), temperatura, luz, pH, suelo (nutrientes, porosidad) y oxígeno.
Estos factores van a ser importantes limitantes para los organismos, y su importancia va a variar dependiendo el
ecosistema. En el ambiente terrestre, tendrá mayor impacto la disponibilidad de agua, la temperatura y el suelo.
Mientras que en el medio marino será más importante la disponibilidad de luz, temperatura y características del agua
como pH, salinidad, oxígeno, y nutrientes disueltos.
Niveles tróficos
Las especies se agrupan en niveles tróficos según su fuente principal de nutrientes y energía.
• Productores primarios:
Este es el nivel que soporta los demás niveles. Se trata de organismos autótrofos.
Fotoautótrofos: en los ecosistemas terrestres, los productores más comunes son las plantas, mientras que en los
marinos son las cianobacterias y protistas como algas y algunos protozoarios, aunque también hay plantas acuáticas.
Quimioautótrofos: Los procariontes quimiosintéticos son los productores en algunos ecosistemas marinos como las
chimeneas hidrotermales. Las chimeneas hidrotermales son regiones marinas donde se separan las placas tectónicas, al
agua alcanza temperaturas muy altas (hasta 106°C), expulsa compuestos inorgánicos, y por supuesto, no llega la luz de
sol. Aquí, las bacterias y arqueas quimioautótrofas obtienen energía del ácido sulfhídrico. Muchos animales de las
chimeneas consumen estos microorganismos, y otros establecen simbiosis con ellos.
• Consumidores: heterótrofos, dependen de los productores como fuente de energía.
• Primarios: se alimentan de los productores (herbívoros).
• Secundarios: se alimentan de consumidores primarios (carnívoros).
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• Terciarios: se alimentan de otros carnívoros.
• Descomponedores (o detritívoros): convierten la materia orgánica no-viva en compuestos inorgánicos.
Los grupos más importantes de descomponedores son los hongos y las bacterias, así como lombrices, ácaros,
protozoarios, nemátodos, algunos insectos y caracoles. Éstos secretan enzimas que digieren la materia, después
absorben los productos de esta digestión (son heterótrofos por absorción). Así, reducen los cadáveres y
desechos de los organismos más grandes a moléculas simples (CO2, minerales) que regresan al medio y que
aprovechan los productores. Además de ser comidos por consumidores.
Bacterias y hongos descomponedores
Cadena trófica
Para describir las relaciones de alimentación lineal entre organismos, las representamos en forma de cadenas tróficas.
En éstas se identifica a un organismo representativo de cada nivel trófico que es comido por un representante del
siguiente nivel.
Cadena trófica terrestre
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Cadena trófica marina
Una representación más cercana a la realidad son las redes tróficas: muestra muchas cadenas tróficas
interconectadas. Es importante recordar que un mismo organismo puede actuar en niveles tróficos distintos. Por
ejemplo: ¿En qué niveles tróficos actuaría una planta carnívora?
Red trófica de un pastizal
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Flujo de energía y ciclos químicos
Como ya vimos, la energía entra al ecosistema (mayormente) a través de la luz solar. Esta es convertida en energía
química por organismos fotoautótrofos. Se pasa a los heterótrofos como compuestos orgánicos en la comida y,
finalmente, se disipa como calor. Los elementos químicos (como C y N) se reciclan en el ecosistema a través de sus
componentes bióticos y abióticos.
Ambos, energía y materia, son transformados en los ecosistemas, pero, a diferencia de la materia, la energía no puede
ser reciclada. El ecosistema debe tener una entrada constante de ésta y al final se pierde como calor. Es por esto que se
dice que La energía fluye a través de los ecosistemas, mientras que la materia se recicla en ellos.
Algunos conceptos relacionados al flujo de energía son:
Producción/productividad primaria neta: es cantidad de energía luminosa convertida a energía química (en forma de
compuestos orgánicos) por los autótrofos durante un periodo de tiempo. Esto también se puede ver como la cantidad
de biomasa producida en cierto periodo de tiempo, es decir, cuanto crecen las plantitas. En la siguiente figura puedes
comparar la PPN de distintos ecosistemas. Las selvas húmedas están entre los ecosistemas terrestres más productivos
a nivel global. Los estuarios y arrecifes también son muy productivos, pero su contribución a nivel global es menor ya
que cubren menos área. Por supuesto, esta producción marca el límite de la energía que podrá circular en cada
ecosistema.
En los ecosistemas acuáticos, la luz solar y los nutrientes - fósforo y nitrógeno- son los principales factores limitantes de
la PPN. Mientras que en los terrestres es la humedad y la temperatura (compara, por ejemplo, la productividad de la
selva lluviosa o pluviselva con la del desierto).
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Producción primaria neta de distintos ecosistemas terrestres y acuáticos, medida en gramos de material biológico producido por
m2 al año.
Producción secundaria: cantidad de energía química que un consumidor (herbívoro) convierte a su propia biomasa
durante un periodo de tiempo. La energía en esta biomasa es la que pasará al siguiente nivel trófico (33 de 200 J o un
sexto en el caso de la oruga), la demás se pierde principalmente como calor.
Eficiencia trófica (transferencia de energía)
¿Por qué solamente existen consumidores terciarios o cuaternarios a lo mucho? ¿Por qué no existen más niveles
tróficos? La respuesta esta pregunta tiene que ver con la imagen anterior, si observas con cuidado, verás que una gran
parte de la energía se pierde en cada nivel, y sólo una pequeña parte pasa al siguiente.
La eficiencia trófica es justamente el porcentaje de producción transferido de un nivel trófico al siguiente. Esta
transferencia es ineficiente: sólo un 10% (5-20%) de la energía pasa al siguiente nivel.
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La siguiente imagen representa una pirámide de energía, es decir, una representación gráfica de los niveles tróficos y la
transferencia de energía entre ellos. El ancho de cada barra es proporcional a la energía almacenada en cada nivel.
Pirámide de energía para un ecosistema terrestre (pastizal).
Como puedes imaginar al ver la figura anterior, el
saltamontes debe consumir una gran cantidad de pasto
para obtener energía suficiente para sobrevivir, lo mismo
con el pájaro y con el águila, ya que la energía que
obtienen del nivel anterior es muy poca. Por esta razón,
ocurre un fenómeno muy peligroso llamado
amplificación biológica. Este consiste en que ciertas
sustancias tóxicas persistentes (como mercurio) se
concentran cada vez más en los cuerpos de los animales
de niveles tróficos altos, ocasionando graves problemas
de salud en estos animales (imagina que cada grillo
almacena una pequeña cantidad de mercurio en su
cuerpo, después cada pájaro come 1000 grillos, y luego
cada águila come 100 pájaros… ¡al final el mercurio en
cuerpo del águila será muchísimo!).
Actualmente existe una gran preocupación relacionada a
este fenómeno: en muchos peces grandes se han
registrado niveles altos de metales pesados, lo cual
puede afectar la salud de las personas que los consuman.
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Estos ejemplos nos dejan ver la importancia de entender las relaciones entre organismos y de éstos con su ambiente.
TAREA DE INVESTIGACIÓN
Desde la década de los 40´s se puso de moda el uso de un producto llamado DDT como insecticida. Curiosamente,
algunas poblaciones de aves y otros animales comenzaron a declinar rápidamente en estas zonas. Investiga a que se
debió este fenómeno (esta información deberás incluirla en el cuestionario correspondiente a este tema).
“La osadía de creernos capaces de manipular impunemente la vida y la naturaleza nos ha
llevado a activar una guerra silenciosa, cuyas consecuencias no somos capaces de imaginar
y mucho menos de prever”
Rachel Carson