CURSO:BIOLOGÍA PLAN COMÚN 2021

MATERIAL DE APOYO

Preuniversitario Futuro ® Talca Página 1

ECOLOGÍA

1. INTRODUCCIÓN

La ecología es la ciencia que estudia las relaciones que se producen entre los organismos y de estos con su medio ambiente, de manera de comprender cómo se mantiene el equilibrio natural. En la ecología hay diferentes niveles de estudio. De lo más simple a lo más complejo es: población, comunidad, ecosistema, bioma, ecósfera.

2. ECOLOGÍA DE POBLACIONES

Una población es un grupo de organismos vivos de una sola especie que viven en una zona geográfica dada en un tiempo determinado. La ecología de poblaciones estudia el número de organismos específicos que se encuentran en un lugar, la distribución y las causas por las cuales ese número disminuye, aumenta o permanece estable en el tiempo. La población es un nivel de organización biológica, que manifiesta características propias, interacciones entre sus miembros y relaciones con el ambiente.

a) Densidad poblacional

La densidad de una población es el número de individuos que hay en una unidad de área o volumen, en su correspondiente hábitat en un momento dado. La mayor o menor densidad de una población es una propiedad inherente y exclusiva de la especie, sino que es determinada en gran medida por factores ambientales. Ejemplo: 80 álamos por hectárea, 200 kilos de algas fotosintéticas por cada tonelada de plancton extraído o 300 aves migratorias que pasan por hora de observación, etc.

b) Crecimiento poblacional

Una población es una unidad dinámica: experimenta cambios en sus propiedades y con ello va adquiriendo un aspecto diferente en cada uno de sus momentos o etapas. A esto se le conoce como dinámica poblacional y se observa en el crecimiento poblacional, en la capacidad reproductiva, en los mecanismos autorreguladores, etc.

- Natalidad y mortalidad

La primera es la frecuencia con la que los organismos producen descendientes y la segunda se refiere a la frecuencia con que los organismos mueren. Se representan como sigue:

Tasa de Natalidad = Número de nacimiento x 1.000 Población total

Tasa de Mortalidad = Número de muertes x 1.000 Población total

- Migración

Se conoce como migración la variación del número de individuos de una población debido al movimiento hacia el exterior (emigración) o hacia el interior (inmigración) de la población. En los casos más notables y frecuentes, las

migraciones son mecanismos de la conducta instintiva de una especie y se caracteriza por el desplazamiento periódico a larga distancia y el posterior regreso al sitio original.

- Tasa de crecimiento poblacional

CURSO:BIOLOGÍA PLAN COMÚN 2021

MATERIAL DE APOYO

Preuniversitario Futuro ® Talca Página 2

El crecimiento de la población es una de las formas de cambio poblacional. Para determinar su tasa, debemos considerar la tasa de natalidad, la tasa de mortalidad, la tasa de migración y el intervalo en el que se ha producido el cambio. La relación se expresa de la siguiente forma:

Tasa de Crecimiento Poblacional = (T. de Natalidad - T. de Mortalidad) + (T. de Migración)

(Intervalo en que ocurre el cambio)

c) Estrategias "R" y estrategias "K" de crecimiento

En la naturaleza no existe el organismo ideal que posea una estrategia perfecta para reproducirse al máximo potencial biótico posible, puesto que la energía debe ser utilizada, además, en las acciones necesarias para la propia sobrevivencia del individuo.

- Estrategia de crecimiento “R” son poblaciones

que se reproducen rápidamente, tienen períodos cortos de vida, producen gran cantidad de crías y son poco exigentes en cuanto a condiciones ambientales. Es característico de aquellas poblaciones que aumentan su densidad en forma explosiva como las diferentes plagas, las moscas, las bacterias, e incluso el humano. En algunos casos el crecimiento explosivo es seguido por un decrecimiento rápido por el término de los recursos. La curva tendrá una forma de J, característica del crecimiento exponencial.

- Estrategia de crecimiento “K” son poblaciones

estables, cuyo crecimiento se mantiene cercano al valor K o de sustentación o capacidad de carga del ambiente. Se adaptan lo más estrechamente posible al hábitat, pero tienen un rango de tolerancia estrecho a los cambios ambientales. Tienen períodos de vida larga, producen pocas crías y las cuidan muy bien. Su gráfico presenta una forma de S. Las cuatro fases distinguibles en la curva son:

1) Fase estacionaria inicial de crecimiento lento. 2) Fase de crecimiento exponencial. 3) Fase de decrecimiento de la rapidez reproductiva. 4) Fase estacionaria final o de equilibrio.

Caso especial de la población humana

En la población humana observamos una curva en forma de J característica del crecimiento exponencial durante una etapa muy larga de la historia humana. Actualmente la población aumenta en alrededor de 93 millones de personas cada año. Este incremento no se debe al aumento en la tasa de natalidad, sino a la disminución de la tasa de mortalidad. Se estima que, en el año 2089, la población humana se nivelará en aproximadamente 10.400 millones de personas. El principal factor desconocido en este escenario de crecimiento poblacional es la capacidad de carga. Nadie sabe cuántos seres humanos pueden ser soportados por la Tierra.

CURSO:BIOLOGÍA PLAN COMÚN 2021

MATERIAL DE APOYO

Preuniversitario Futuro ® Talca Página 3

3. COMUNIDAD ECOLÓGICA

Una comunidad es un conjunto de poblaciones (biocenosis) que interactúan en un tiempo dado y en un lugar determinado (hábitat). Las comunidades se caracterizan por su diversidad, estratificación, relaciones interespecíficas, por el flujo de la materia y de la energía.

Biodiversidad

Se entiende como la variedad de poblaciones diferentes que componen una comunidad o bien un ecosistema. La biodiversidad se relaciona con los recursos que puede aportar el ambiente, de manera que un ambiente desértico que posee menos recursos, presentará una biodiversidad escasa a diferencia de otros ambientes más ricos en recursos, donde la biodiversidad es mayor. La mayor biodiversidad en un ecosistema, este es más estable y se entretejen complejas relaciones tróficas. Interacciones biológicas

En toda comunidad se producen relaciones tróficas o alimentarias que se pueden agrupar como:

Predación (+/ -): una población se alimenta de otra.

Competencia (+/- ó -/-): dos poblaciones luchan activa o pasivamente por un recurso

escaso, donde una logra el recurso escaso. Parasitismo (+/-): una población extrae recursos de otra provocándole daño.

Comensalismo (+/0): relación en que una población utiliza a otra para su beneficio sin provocarle daño.

Mutualismo (+/+): interacción entre dos poblaciones donde ambas se ven beneficiadas.

Simbiosis (++): es un tupo de mutualismo estricto, es decir las especies que interactúan

no pueden vivir separadas Amensalismo (0 /-): relación donde una población impide el desarrollo de otra o la daña.

La primera no es beneficiada por la relación. Neutralismo (0/0): dos poblaciones no se relacionan entre sí.

Flujo de materia y energía; cadena alimentaria

Las relaciones alimentarias en una comunidad se producen en la cadena alimentaria, cuyos componentes se denominan en forma general como eslabones, siendo siempre el primero los productores y luego los consumidores: primario o herbívoros, secundario o carnívoro, terciario y así sucesivamente. Pero las cadenas tróficas generalmente no presentan más de cinco eslabones debido a la pérdida progresiva de energía útil entregada por cada nivel, de acuerdo a la segunda ley de la termodinámica que indica que cada vez que la energía se transforma, parte de ella se disipa en forma de calor. Los componentes de la cadena alimentaria son:

Productores: es el primer grupo en la cadena trófica, formado generalmente por plantas

verdes que convierten parte de la energía solar en moléculas orgánicas que usan y almacenan en sus tejidos.

Consumidores: son animales que se alimentan de plantas verdes o de otros animales.

Los consumidores primarios son herbívoros que se nutren con los productores. Los consumidores secundarios se alimentan de los consumidores primarios. Los consumidores terciarios se ubican más adelante en la cadena trófica.

Desintegradores: baterías, hongos, que se nutren de organismos muertos o de tejidos

perdidos por los diferentes seres vivos y luego de utilizarlos, liberan la materia inorgánica necesaria para los productores y todos los participantes de la cadena alimentaria.

CURSO:BIOLOGÍA PLAN COMÚN 2021

MATERIAL DE APOYO

Preuniversitario Futuro ® Talca Página 4

Primer eslabón Segundo eslabón Tercer eslabón Cuarto eslabón

Autótrofo Heterótrofo Heterótrofo Heterótrofo Autótrofo Consumidor primario Consumidor secundario Consumidor terciario

Los descomponedores o saprobiontes que actúan en todos y cada uno de los eslabones de la cadena, normalmente no se explicitan en el diagrama, pero siempre se consideran. Cualquier alteración en alguna de las poblaciones considerada en la cadena trófica repercutirá en los otros componentes, produciendo un aumento o decrecimiento de alguna población, alterando la comunidad.

Trama alimentaria

En la comunidad ecológica no se observan solo cadenas tróficas aisladas, sino relacionadas entre sí, generando una red de cadenas llamadas tramas alimentarias que dan una visión más cercana a la realidad, lo que permite determinar las alteraciones generadas en la comunidad dada alguna intervención en ella, ya que se observa la dieta de cada una de las poblaciones consideradas en la trama alimentaria de la comunidad.

Pirámides alimentarias

Surgen de la trama alimentaria, donde los diferentes niveles tróficos se cuantifican considerando la cantidad de participantes, la biomasa del nivel trófico o la energía que aporta al nivel siguiente, surgiendo una gráfica llamada Pirámide pudiendo ser: de número, biomasa o de energía, dependiendo del parámetro considerado. Las pirámides de número y de biomasa, pueden perder la forma clásica de pirámide, pero la que considera la energía de cada nivel trófico es la única que no sufre deformación.

La pirámide de número y de masa, pueden sufrir modificaciones de su estructura

Productores Herbívoro Carnívoro Carnívoro

CURSO:BIOLOGÍA PLAN COMÚN 2021

MATERIAL DE APOYO

Preuniversitario Futuro ® Talca Página 5

Pirámide de energía; su forma no se altera, ya que la cantidad de energía que proporciona un nivel se reduce de acuerdo a la segunda ley de la termodinámica

Nicho ecológico

Es un espacio ocupacional o funcional del ecosistema que está ocupado por una especie determinada. Existen diferentes tipos de nichos: alimentario, geográfico, etológico, reproductivo y el que engloba a todos los nichos, es el ecológico. Componentes del nicho ecológico

Hábitat o nicho geográfico: es el lugar físico donde un determinado individuo biológico vive

naturalmente donde influyen las condiciones del medio abiótico tales como: acidez, salinidad, altitud, latitud, clima y otros.

Nicho etológico: corresponde a la conducta específica que presente una población, por ejemple

que sea de hábitos diurnos o nocturnos, que capture insectos del tronco o de las ramas superiores, etc. Nicho alimentario: corresponde a la dieta que tiene la población en estudio.

La competencia que se producen entre dos poblaciones, depende de la superposición de sus nichos, es decir de la semejanza de hábitat, dieta y conducta. A mayor semejanza, mayor competencia, pudiendo producirse la eliminación de una de las poblaciones o Exclusión Competitiva, en la cual la una de las poblaciones puede migrar o variar parte de su nicho para compartir los recursos que ofrece el ambiente. Si los nichos de dos poblaciones son disímiles en uno o más aspectos la competencia no se producirá y ambas poblaciones pueden coexistir en la misma zona .

4. ECOSISTEMAS

Corresponde a la interacción entre las comunidades y el medio abiótico medio ambiente, donde se produce la circulación de la materia a través de los ciclos biogeoquímicos. Por lo tanto es la relación recíproca entre la biocenosis (seres vivos) y el biotopo (atmósfera, hidrósfera, geósfera, y factores del clima), donde cada una influye sobre la otra. En el ecosistema se producen diferentes ciclos: ciclo del agua, del carbono, del oxígeno, del fosfato, azufre, y mineral.

CURSO:BIOLOGÍA PLAN COMÚN 2021

MATERIAL DE APOYO

Preuniversitario Futuro ® Talca Página 6

Ciclo del agua:

Ciclo del carbono:

CURSO:BIOLOGÍA PLAN COMÚN 2021

MATERIAL DE APOYO

Preuniversitario Futuro ® Talca Página 7

Ciclo del nitrógeno:

El nitrógeno es un elemento fundamental para la construcción de proteínas, ácidos nucleicos y otras

moléculas vitales, por lo que la circulación de este es importante y participan principalmente bacterias descomponedoras que pueden transformar moléculas nitrogenadas para que puedan ser

utilizadas por los productores y cedidas a los consumidores por las proteínas y ácidos nucleicos incorporados en la alimentación.

5. BIOMA

Organización ecológica que está definida por las condiciones climáticas, por lo que alberga una gran cantidad de comunidades y ecosistemas. Debido a la definición por clima, el límite entre un bioma y otro es difuso, por lo que a la transición entre dos de ellos se denomina ecotono, en el cual se encuentran especies vegetales de los biomas adyacentes. Un claro ejemplo de esto es la séptima región donde hay especies típicas del bioma sabana (zona central) y bioma selva (zona sur).

Tipos de biomas mundiales:

a) Bosque tropical lluvioso: densos bosques caracterizados por sus temperaturas

calurosas y su intensa precipitación pluvial. Abundan los árboles, pero la fertilidad es sólo aparente y en realidad los suelos son muy pobres. (ej: amazonas)

b) Desierto: regiones con lluvias escasas y vida vegetal muy modesta. Aunque el Sahara

es el más famoso de los desiertos, muchas regiones desérticas son rocosas y su aspecto es diferente de lo que habitualmente asociamos como desierto (ej.: atacama).

c) Chaparral: regiones con verano prolongado, caluroso y seco e invierno templado y

lluvioso, la vegetación predominante son pequeños árboles y arbustos. Los animales que viven en ellas suelen ser pequeños y de colores pardos (bosques mediterráneos en norte América y Europa).

CURSO:BIOLOGÍA PLAN COMÚN 2021

MATERIAL DE APOYO

Preuniversitario Futuro ® Talca Página 8

d) Sabana: regiones tropicales de pastizal, arbustos y árboles distantes entre sí,

generalmente espinosos por las escasas lluvias y estacionales. (secano costero de las V, VI y VII región)

e) Praderas templadas: grandes extensiones de las zonas templadas que se caracterizan

por disponer de poca agua durante la mayor parte del año. En ellas predominan los pastos silvestres, arbustos y algunas plantas anuales. Pequeños roedores coexisten con grandes carnívoros y estos últimos dependen de los primeros.

f) Taiga: bosques boreales cubiertos por enormes coníferas. La fauna incluye desde

animales pequeños, por ejemplo liebres, ratones, musarañas y linces, hasta grandes especies como osos, ciervos y alces. Nieva la mayor parte del año.

g) Tundra: una región de pastizal modificada que se encuentra en las zonas boreales. Hace

tanto frío que en ellas existe una capa de subsuelo permanentemente congelada. La corta temporada de crecimiento representada por el verano boreal permite la subsistencia de hierbas y juncos, plantas de las que depende la fauna integrada por aves, lemmings, zorros y grandes cantidades de insectos.

h) Bosque templado caducifolio: exuberantes bosques de árboles que tiran su follaje

durante el invierno, matorrales, arbustos y pastos intercalados con plantas criptógamas (musgos y hepáticas). Los inviernos fríos se alternan con veranos tibios y de abundantes lluvias. No escasea la vida animal, que va desde ratones, ardillas terrestres y mapaches hasta lobos y pumas. (Zona sur de Chile)

5) SUCESIONES ECOLÓGICAS

Se refiere al fenómeno de colonización de un sector donde una comunidad se desarrolla o llega a una organización estable y madura. Según el sustrato donde se desarrolló encontramos diferentes tipos de sucesiones que son:

Sucesión primaria: se desarrolla en terreno vírgen, donde nunca ha existido vida anteriormente. El primer ser u organismo que coloniza el terreno es el líquen, seguido por los musgos, hierbas, matorrales y árboles. En cada etapa se agregan diversos animales hasta que desarrolla una comunidad clímax.

Sucesión secundaria: esta se desarrolla sobre un sector donde ha existido materia orgánica, pudiendo ser:

o Autotrófica: si la recolonización es del suelo y participan vegetales tales como hierbas, arbustos y árboles al mismo tiempo. Es lo que ocurre posterior a un incendio.

o Heterotrófica: si la materia a colonizar es orgánica, como lo es un cadáver de animal o vegetal que es descompuesta por diferentes organismos animales en primer lugar.

6. EFECTO ANTRÓPICO

Aunque los ecosistemas poseen cierta flexibilidad y tienden a mantener su integridad, pueden ser dañados en forma irreparable por:

a) Cambios bruscos del ambiente que destruyen una porción significativa de la comunidad.

CURSO:BIOLOGÍA PLAN COMÚN 2021

MATERIAL DE APOYO

Preuniversitario Futuro ® Talca Página 9

b) Incrementos descontrolados del número de individuos de ciertas poblaciones debido a una falla en los mecanismos de control de la población.

c) Pérdida de minerales u otros nutrientes clave en el ecosistema.

d) Interferencia humana, lo que puede significar destrucción del hábitat. Caza excesiva de ciertas especies o contaminación con sustancias tóxicas que el ecosistema no puede eliminar.

EUTROFICACIÓN O EUTROFIZACIÓN

Corresponde al enriquecimiento de un ecosistema acuático con nutrientes inorgánicos a un ritmo tal que no puede ser compensado por sus formas de eliminación natural. Esto genera su acumulación y estimulación del crecimiento de productores de superficie aumentando la productividad primaria y disminuyendo la luminosidad en el fondo, generando la muerte de las algas de fondo y desarrollo de bacterias descomponedoras que requieren gran cantidad de oxígeno para su metabolismo. Esto hace desaparecer el oxígeno libre y muerte de los heterótrofos, muriendo el lago, río o zona marina. Al llegar a las aguas materias fecales, el aumento de la materia orgánica aumenta la población bacteriana y el medio acuático muere más rápido.

CONTAMINACIÓN

Es la alteración nociva del estado natural de un medio como consecuencia de la introducción

de un agente totalmente ajeno a ese medio o un aumento desmedido de alguna materia

normal, se considera como un contaminante. Esta materia causa inestabilidad, desorden, daño

o malestar en un ecosistema, en un medio físico o en un ser vivo. El contaminante puede ser

una sustancia química, energía (como sonido, calor, o luz), o incluso genes. A veces el

contaminante es una sustancia extraña, o una forma de energía, y otras veces una sustancia

natural.

Contaminación atmosférica

Consiste en la liberación de sustancias químicas y partículas en la atmósfera alterando su

composición y suponiendo un riesgo para la salud de las personas y de los demás seres vivos.

Los gases contaminantes del aire más comunes son el monóxido de carbono, el dióxido de

azufre, los clorofluorocarbonos y los óxidos de nitrógeno producidos por la industria y por los

gases producidos en la combustión de los vehículos. Los fotoquímicos como el ozono y

el esmog se aumentan en el aire por los óxidos de nitrógeno e hidrocarburos y reaccionan a la

luz solar. La contaminación atmosférica puede tener un carácter local, cuando los efectos

ligados al foco de emisión afectan solo a las inmediaciones del mismo, o un carácter global.

CURSO:BIOLOGÍA PLAN COMÚN 2021

MATERIAL DE APOYO

Preuniversitario Futuro ® Talca Página 10

Contaminación hídrica

Se da por la liberación de residuos y contaminantes que drenan a las escorrentías y luego son

transportados hacia ríos, penetrando en aguas subterráneas o descargando en lagos o mares.

Por derrames o descargas de aguas residuales, eutrofización o descarga de basura. O por

liberación descontrolada del gas de invernadero CO2 que produce la acidificación de los

océanos.

Contaminación del suelo

Ocurre cuando productos químicos son liberados por un derrame o filtraciones sobre y bajo la

tierra. Entre los contaminantes del suelo más significativos se encuentran los hidrocarburos

como el petróleo y sus derivados, los metales pesados frecuentes en baterías, el Metil ter-butil

éter (MTBE), los herbicidas y plaguicidas generalmente rociados a los cultivos industriales y

monocultivos y organoclorados producidos por la industria. También los vertederos y

cinturones ecológicos que entierran grandes cantidades de basura de las ciudades.

Esta contaminación puede afectar a la salud de forma directa y al entrar en contacto con

fuentes de agua potable.

Contaminación por basura

Las grandes acumulaciones de residuos y de basura son un problema cada día mayor, se

origina por las grandes aglomeraciones de población en las ciudades industrializadas o que

están en proceso de urbanización. La basura es acumulada mayormente en vertederos, pero

muchas veces es arrastrada por el viento o ríos y se dispersa por la superficie de la tierra y

algunas veces llega hasta el océano.