Tema 1: ”Introducción a la Ecología” · El principio que resume esta visión reduccionista es...
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1 Tema 1: ”Introducción a la Ecología” 1. Conceptos e historia: La ecología estudia las relaciones entre los organismos y con el ambiente. 1.1 Historia de la ecología: El tipo de conocimiento que tenía el hombre prehistórico era que conocía lo que llamamos patrones. Un patrón es algo que se repite, es decir, algo que se estudia mediante la observación. Detrás de los patrones están los procesos que estudia el por qué se producen los patrones. La ecología como ciencia apareció a finales del siglo XIX pero antes ya existía gente que estudiaba sobre lo que se puede considerar la pre-ecología. A estos autores los consideramos precursores y son: Aristóteles: Estudió los animales de su entorno y los clasificó según las relaciones que había entre ellos. No podemos llamar ciencia a lo que aportó Aristóteles porque tenía una perceptiva totalmente finalista, es decir, no se preguntaba el porqué de las cosas, suponía que toda la naturaleza era creación divina. Linneo: Hizo descripciones de muchos organismos y del ambiente, más concretamente hizo descripciones de la distribución de los organismos en la naturaleza. Linneo tampoco se preguntó más allá (por qué). Además pensaba que Dios había creado a los animales para servicio del hombre. Von Humboldt: Con los viajes hacia zonas como África y Oceanía durante el colonialismo se describen multitud de especies nuevas y también nuevos ecosistemas como los bosques tropicales, por lo que toma gran importancia la biogeografía. Darwin: Supone un mito muy importante en el desarrollo de la pre-ecología. Realizó observaciones de fósiles de animales antiguos, ya extinguidos, que se parecían a animales de la actualidad. Debido a estas observaciones Darwin comenzó a pensar que las especies cambiaban y evolucionaban de unas a otras. Basándose en las ideas de Malthus que dijo que el crecimiento de las poblaciones era del tipo exponencial, mientras que el crecimiento de los recursos era de tipo aritmético, por lo cual llegaría un momento que fuésemos tantos que no quedase en la Tierra alimento suficiente por lo cual llegarían las guerras. Darwin pensó que esto también se podía aplicar a la evolución y con este planteamiento dedujo que no todos los animales podrían sobrevivir debido a la falta de alimento y que sobrevivían aquellos animales que fuesen más aptos, es decir, existía una selección natural. Esto no hizo mucha gracia en su época y Darwin no fue capaz de explicar como se producía esa evolución. Esto lo consiguió explicar Mendel (ambos fueron contemporáneos de la época y ninguno de los dos conocía el trabajo del otro). Con esto observamos que Darwin rompe el finalismo que había en aquella época. Una vez asimilada esta idea los estudiosos de la época se empezaron a preguntarse el por qué de todas estas cosas. Haeckel: Fue el primero que hablo de ecología como ciencia. Gracias a dos vocablos griegos acuña el termino ecología: oikos: casa y logos: estudio de. NOTA: La ecología se sustenta sobre dos pilares:
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Tema 1: ”Introducción a la Ecología”
1. Conceptos e historia: La ecología estudia las relaciones entre los organismos y con el ambiente.
1.1 Historia de la ecología:
El tipo de conocimiento que tenía el hombre prehistórico era que conocía lo que
llamamos patrones. Un patrón es algo que se repite, es decir, algo que se estudia
mediante la observación. Detrás de los patrones están los procesos que estudia el por
qué se producen los patrones.
La ecología como ciencia apareció a finales del siglo XIX pero antes ya existía gente
que estudiaba sobre lo que se puede considerar la pre-ecología. A estos autores los
consideramos precursores y son:
Aristóteles: Estudió los animales de su entorno y los clasificó según las relaciones
que había entre ellos. No podemos llamar ciencia a lo que aportó Aristóteles porque
tenía una perceptiva totalmente finalista, es decir, no se preguntaba el porqué de las
cosas, suponía que toda la naturaleza era creación divina.
Linneo: Hizo descripciones de muchos organismos y del ambiente, más
concretamente hizo descripciones de la distribución de los organismos en la
naturaleza. Linneo tampoco se preguntó más allá (por qué). Además pensaba que
Dios había creado a los animales para servicio del hombre.
Von Humboldt: Con los viajes hacia zonas como África y Oceanía durante el
colonialismo se describen multitud de especies nuevas y también nuevos
ecosistemas como los bosques tropicales, por lo que toma gran importancia la
biogeografía.
Darwin: Supone un mito muy importante en el desarrollo de la pre-ecología.
Realizó observaciones de fósiles de animales antiguos, ya extinguidos, que se
parecían a animales de la actualidad. Debido a estas observaciones Darwin comenzó
a pensar que las especies cambiaban y evolucionaban de unas a otras. Basándose en
las ideas de Malthus que dijo que el crecimiento de las poblaciones era del tipo
exponencial, mientras que el crecimiento de los recursos era de tipo aritmético, por
lo cual llegaría un momento que fuésemos tantos que no quedase en la Tierra
alimento suficiente por lo cual llegarían las guerras. Darwin pensó que esto también
se podía aplicar a la evolución y con este planteamiento dedujo que no todos los
animales podrían sobrevivir debido a la falta de alimento y que sobrevivían aquellos
animales que fuesen más aptos, es decir, existía una selección natural. Esto no hizo
mucha gracia en su época y Darwin no fue capaz de explicar como se producía esa
evolución. Esto lo consiguió explicar Mendel (ambos fueron contemporáneos de la
época y ninguno de los dos conocía el trabajo del otro). Con esto observamos que
Darwin rompe el finalismo que había en aquella época. Una vez asimilada esta idea
los estudiosos de la época se empezaron a preguntarse el por qué de todas estas
cosas.
Haeckel: Fue el primero que hablo de ecología como ciencia. Gracias a dos
vocablos griegos acuña el termino ecología: oikos: casa y logos: estudio de.
NOTA:
La ecología se sustenta sobre dos pilares:
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La biogeografía: tuvo su máximo desarrollo en el siglo XIX con las expediciones.
La biogeografía era sobre todo referida a geografía vegetal o fitogeografía.
El Darwinismo: es el que da el enfoque no finalista.
Warning: es el primero que utiliza el término ecología en un trabajo científico.
Cowles: su aportación es la idea de la sucesión vegetal, es decir, el pensar qué podía
haber antes y qué puede haber después.
Clements: fue el que hizo más hincapié en la idea de la sucesión vegetal.
Shelford, Adam y Elthon: A partir de esta época empezó a pensarse que igual que
la sucesión ocurría en las plantas también podía ocurrir en los animales, por lo que
había relación entre plantas y animales.
Tansley: decide estudiar tanto animales como plantas y ver su evolución.
Lidenman: desarrolla una rama de la ecología, la ecología trófica.
Años 60-70: Aparecen los primeros movimientos ecologistas. El ecologismo no es
una ciencia y prima la idea de ser respetuosos con la naturaleza porque además
también nos afecta a los hombres. Aún así el gobierno no hizo mucho caso hasta
1976 cuando fue la primera conferencia ecologista.
Años 80-90: Pero fue a partir de los 80-90 cuando realmente se empieza a ver un
nivel de concienciación en los gobiernos y se toman compromisos internacionales
para evitar el deterioro ambiental.
1.2 Definición de ecología
Haeckel dijo que la ecología es la ciencia de la economía de la naturaleza. Esto
implica la idea de gestión de recursos. También dijo que la ecología es la ciencia que
estudia la relación de los organismos entre sí.
Elton dijo que la ecología es la sociología y la economía de la naturaleza. También
dijo que la ecología era la ciencia de la historia natural. La historia natural se dijo que
era el conocimiento descriptivo de la naturaleza.
Odum dijo que la ecología es el estudio de las funciones y el estudio de la estructura de
la naturaleza.
Margalef dijo que la ecología es la biología de los ecosistemas.
González Bernardez dijo que la ecología es la ciencia de los ecosistemas.
La definición del libro de Begon: La ecología es el estudio de las relaciones, la
abundancia y la distribución de los organismos en un ambiente.
1.3 Campo de estudio de la ecología (niveles de organización):
La organización en la naturaleza se distribuye u organiza de forma jerárquica. La
unidad mínima son las moléculas de ADN o ARN que se organizan en genes. Los genes
a su vez se organizan formando células, estas células forman tejidos, éstos forman
órganos, éstos a su vez forman organismos. Un conjunto de organismos forman las
poblaciones y un conjunto de poblaciones forma una comunidad.
La ecología se encarga del estudio de los organismos, de las poblaciones y de las
comunidades.
1.4 Conceptos básicos:
Población: conjunto de organismos de la misma especie que viven en el mismo
ambiente.
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Comunidad o biocenosis: está formada por un conjunto de poblaciones, es decir,
conjunto de individuos de distintas especies que viven en el mismo ambiente y se
interrelacionan entre sí.
Ecosistema: conjunto de los individuos (comunidad) más el ambiente.
Ambiente: conjunto de factores que condicionan la vida de los organismos. El ambiente
de un organismo estará compuesto por aspectos abióticos (factores fisico-químicos
como pH, salinidad...) y por aspectos bióticos (factores de interrelación con otros
organismos).
El ambiente de una comunidad ya engloba todos los aspectos bióticos, por eso decimos
que solo tiene aspectos abióticos.
Biotopo: espacio que ocupa una comunidad y todas sus propiedades fisico-químicas. Es
algo similar a la parte abiótica del ambiente.
Biosfera: es la capa de vida que rodea el planeta.
Noosfera: es la parte de la biosfera que ha sido transformada por el hombre.
1.5 Ciencias relacionadas
La ecología se relaciona con otras ciencias:
El conocimiento del ambiente se los da la geología, la geomorfología y la
climatología.
El funcionamiento interno de los organismos se conoce gracias a la fisiología.
Los mecanismos de adaptación se conocen debido a la evolución.
El conocimiento de los seres vivos se lo da la botánica y la zoología.
La herramienta de análisis que utiliza es la estadística.
1.6 Subdisciplinas de la Ecología
La Ecología se ha ido ampliando y ahora abarca un campo muy amplio, de
forma que hay que diferenciar criterios para la clasificación:
Según nivel de organización:
Autoecología o ecofisiología
Ecología de poblaciones o demoecología
Ecología de comunidades y ecosistemas o sinecología
Según el grupo de organismos
Ecología de plantas
Ecología microbiana
Ecología del zooplacton
Ecología humana
Según el tipo de hábitat:
Ecología terrestre
Ecología de aguas dulces: Limnología
Ecología marina: Oceanografía
Ecología ártica
Ecología de bosques tropicales
Ecología urbana
Según aplicación:
Ecología teórica
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Ecología de la observación
Ecología agrícola
Ecología académica
Ecología de restauración
1.7 Aplicaciones de la ecología
El hombre en sus orígenes era parte del sistema en el que vivía. Era un sistema
muy complejo con muchas interacciones y funcionaba, es decir era capaz de
automantenerse.
Pero ahora hemos pasado a un sistema que no es capaz de automantenerse, porque
poblaciones humanas muy organizadas explotan y controlan intensamente un sistema
agrícola de baja complejidad y elevada producción neta.
Actualmente se pretende pasar de una maximización de la explotación a una
explotación sostenible que se pueda mantener. Para conseguir este sistema hay que
estudiar los equilibrios que hay y que permiten que se mantengan sin la intervención del
hombre. Una vez conocidos estos equilibrios los podemos aplicar a nuestros sistemas de
producción o bien a solucionar problemas, es decir restaurar ambientes. Estas serían las
aplicaciones de la ecología.
Otra cuestión es que nuestro ambiente está cambiando; observamos aumentos de
temperatura debido a las emisiones de CO2. Cómo va a afectar esto en los ecosistemas
es competencia de la ecología. Habrá especies más afectadas negativamente y otras
menos afectadas. También habrá especies afectadas positivamente e incluso
favorecidas. De estudiar esto se encarga la ecología.
Para poder prever respuesta tenemos que entender la naturaleza.
Tema 2: “El método científico”
2.1 El método científico
2.1.1 Concepto de “ciencia” y método científico
Existen tres características que definen ciencia:
- Una ciencia no solo describe la naturaleza también la explica.
- La ciencia establece leyes y teorías que expliquen fenómenos cuanto más amplios
mejor. Pretende organizar las leyes de manera jerárquica, es decir hay que encontrar
leyes más generales que contengan leyes más particulares.
- La forma de una ciencia de adquirir conocimiento es utilizando el material
científico. El material científico se distingue de otros métodos porque no acepta una
explicación si no ha sido demostrada empíricamente.
2.1.2 Inducción y deducción
Inducción: si hacemos observaciones partiendo de un fenómeno, a partir de esas
observaciones llegamos a establecer el principio que las regula. Vamos de lo particular a
lo general.
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Deducción: es lo contrario a la inducción. Partimos del principio o ley y entonces
podemos saber como van a ser las observaciones. Vamos de lo general a lo particular.
2.1.3 Fases del método científico
El primer paso que tenemos que dar a la hora de enfrentarnos a un problema que
queremos resolver es hacernos una pregunta sobre el problema. Cuando tenemos el
problema buscamos los antecedentes sobre lo que investigamos. Con estos antecedentes
el siguiente paso es la formación de hipótesis. Una hipótesis son suposiciones a priori
que hace el investigador a la hora de estudiar el problema; son posibles soluciones.
Esas hipótesis tienen que estar apoyadas sobre una idea, sobre observaciones realizadas
o sobre razonamientos que hemos obtenido al hacer el estudio. La formación de
hipótesis es un razonamiento inductivo.
El siguiente paso es la comprobación de la hipótesis: en ciencias siempre que
planteamos una hipótesis debemos poder comprobarla y para ello tiene que tener
demostración empírica. Para comprobarla nos podemos basar en observaciones de
campo o en experimentos de laboratorio. Como consecuencia de nuestros experimentos
o nuestras observaciones de campo podemos compararla con lo que ocurre en la
realidad y llegado a este momento la hipótesis será aceptada si coincide con la realidad
o rechazada si no coincide. Para poder contrastarla utilizamos experimentos de
laboratorio.
Si una hipótesis es aceptada pasa a ser una ley por lo que se dice que una ley es
una hipótesis contrastada empíricamente.
A partir de las hipótesis prevemos el comportamiento, por eso a este método también se
le llama hipotético-deductivo.
Pasos:
- Analizar el problema
- Buscar antecedentes
- Formación de hipótesis
- Comprobación de hipótesis
- Aceptar o rechazar la hipótesis
2.1.4 Holismo y Reduccionismo
La naturaleza se organiza jerárquicamente y en cada escala jerárquica podemos
encontrar distintos grupos.
Lo que viene a decir el enfoque reduccionista es que para explicar fenómenos de un
nivel jerárquico tenemos que estudiar el comportamiento de las partes integrantes de ese
nivel jerárquico. El principio que resume esta visión reduccionista es que el “todo” está
formado por las “partes” y que para entender el “todo” hay que entender primero las
“partes”, es decir que para entender un nivel jerárquico tenemos que entender primero el
nivel jerárquico inferior. A veces la visión reduccionista no es la adecuada para estudiar
ciertos problemas.
El enfoque holista viene a decir que no se puede entender totalmente como
funciona una población estudiando únicamente a los individuos que componen esa
población; viene a decir que el todo es más importante que cada una de las partes.
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2.1.5 Teoría ecológica
En cualquier ciencia el conjunto de leyes o principios conforman el cuerpo
teórico
Nota: en el vocabulario normal teoría puede significar hipótesis, en la ciencia esto no
es así.
Teoría es el conjunto de leyes que conforman la naturaleza. Teoría es un
conocimiento sólido porque está sustentado por experimentos, de manera que la
diferencia entre teoría y ley es que la teoría es más amplia y abarca varias leyes.
El cuerpo teórico de la ecología es poco consistente debido a que la ecología es
una ciencia joven y además en ecología muchas veces resulta difícil predecir leyes
generales que expliquen comportamientos particulares. De manera que el cuerpo teórico
de la ecología no es muy sólido y no permite hacer muchas predicciones, por lo tanto la
ecología se basa más en las inducciones que en las deducciones.
En ciencias sustituir leyes que ya habían sido aceptadas cuesta mucho echarlas
por tierra. Un Paradigma es una teoría que ha sido aceptada por todo el mundo durante
mucho tiempo (ley globalmente aceptada)
Nota: en ocasiones se tienen que sustituir unos paradigmas por otros y esto es algo muy
costoso, por ejemplo, cuando se pasó de una perspectiva finalista (todo es por creación
divina) a la selección natural de Darwin (las especies cambian y evolucionan).
2.2 Teoría de sistemas
2.2.1 Concepto y características de un sistema
Sistema: Conjunto de elementos que interaccionan entre sí y esas interacciones
lo que hacen es que los elementos no se comporten de forma aislada porque todos tienen
un efecto sobre los demás elementos. Una pequeña interacción sobre uno de los
elementos afecta a todo el sistema.
La clave del buen funcionamiento de un sistema es que se mantenga un buen
funcionamiento de las interacciones entre los distintos elementos del sistema, es decir
los sistemas funcionan porque hay un perfecto equilibrio entre los elementos que lo
forman.
Ejemplos de sistema:
- Una población es un sistema compuesto por individuos.
- Una comunidad es un sistema compuesto por poblaciones.
Un sistema puede contener a su vez varios subsistemas (fotocopia) por eso decimos que
son jerárquicos.
2.2.2 Teoría general de sistemas
Es un cuerpo teórico que ha surgido recientemente y lo que trata es de hacer
generalizaciones que permitan explicar el funcionamiento de sistemas, sea cual sea su
ámbito (ecológico, financiero...)
La importancia del desarrollo de esta teoría es que ha permitido aunar esfuerzos
ya que no había flujos de información entre unos estudios y otros. Esta teoría general de
sistemas permite un intercambio de información entre diferentes ciencias.
Ej. : Ley del interés compuesto: nos permite calcular cuales van a ser nuestras ganancias
en la bolsa mediante una ecuación. Esta ley es igual a la que nos permite saber cual va a
ser el crecimiento de una planta. La planta reinvierte el carbono obtenido de la
fotosíntesis en formar biomasa.
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2.2.3 Sistemas abiertos y cerrados.
Sistema abierto: En un sistema ecológico se produce un flujo de materia y
energía entre lo distintos elementos que componen un sistema.
En una cadena trófica en donde tenemos las plantas en la base, estas plantas alimentan a
los herbívoros. Éstos a su vez alimentan a los carnívoros y por último todos, tanto
carnívoros, herbívoros como plantas vuelven al suelo donde los descomponedores
realizan su función liberando moléculas sencillas que pueden ser absorbidas por las
plantas. La energía que fluye a través de este sistema se puede almacenar en forma de
biomasa.
Ej. : Las plantas captan energía del sol y esa energía la utilizan para formar enlaces
energéticos, los cuales rompen para utilizar la energía y formar moléculas complejas
que incorporan a su biomasa y esa biomasa (hojas, tallo...) se cae, vuelve al suelo y los
descomponedores vuelven a liberar esa energía al romper los enlaces. La biomasa se
puede almacenar tanto a corto como a largo plazo.
Eje: En los árboles con grandes troncos hay mucha biomasa y por lo tanto energía, es
decir la forma de almacenar energía es en forma de biomasa.
Conclusión: Una planta es un sistema abierto porque intercambia:
- materia: capta oxígeno y devuelve hojas secas y alimento para otros animales.
- energía: capta luz solar y devuelve energía en forma de enlaces energéticos a través
de la materia. También irradia calor (cualquier cuerpo vivo o muerto lo hace)
Sistemas cerrados: Puede haber sistemas cerrados de materia y abiertos de energía, es
decir que no intercambien materia pero sí energía. Por ejemplo la biosfera es la capa de
vida que rodea el planeta, es decir es un conjunto de seres vivos que habita la Tierra. La
biosfera intercambia energía con el sol e intercambia masa con el exterior (meteoritos) y
también se pierden moléculas gaseosas. Esto en sentido estricto sería un sistema abierto,
pero como consideramos que el intercambio de materia es mínimo podemos decir que la
biosfera se acerca bastante a un sistema cerrado de materia.
Un sistema cerrado de energía y abierto de materia no existe puesto que el intercambio
de materia lleva implícito el intercambio de energía.
Un sistema cerrado de materia y energía es muy difícil conseguirlo porque no existe
aislante perfecto que evite las pérdidas de energía.
2.2.4 Circuitos de retroalimentación y homeostasia.
Los sistemas cuando funcionan tienen unos mecanismos de autorregulación que
les permiten seguir funcionando. Pero esos mecanismos funcionan dentro de unos
márgenes. Estos márgenes o límites dentro de los cuales el sistema es capaz de
funcionar se denominan placa homeostática.
Ej. Una persona tiene su placa homeostática para la temperatura entre los 33,5 – 40 °C.
Los mecanismos que regulan que la temperatura no se pase de estos límites son, por
ejemplo, en el caso de fiebre alta la sudoración, porque de esta forma se enfría el
cuerpo; en cambio si la temperatura del cuerpo es muy baja se disparan mecanismos
como el ponerse a tiritar que hace subir la temperatura. El cuerpo es un juego de
equilibrios de pH, concentración...
El mecanismo que permite tener el control se llama sistema de
retroalimentación negativa y estaría compuesto por los siguientes elementos:
Receptor: percibe las sensaciones que llegan del ambiente y envía esa información
al centro de control.
Centro de control: procesa la información y envía la respuesta al efector.
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Efector: produce una respuesta encaminada a reducir el estímulo que ha producido
esa señal.
Se denomina sistema de retroalimentación negativa porque reduce la señal. Un
circuito de retroalimentación positiva produciría una respuesta consistente en reforzar el
estímulo.
Ej. En el caso del ser humano el receptor son las terminaciones nerviosas, el centro de
control es el cerebro y el efector puede ser un músculo o una hormona.
Un ejemplo de circuito de retroalimentación en un ámbito ecológico sería:
Tenemos una población de una especie animal, por ejemplo conejos. Esta población
es un sistema porque tiene elementos que interaccionan entre sí. A lo largo del
tiempo el número de conejos oscila (a veces hay más y a veces hay menos) por lo
que habrá un tamaño crítico y otro máximo. Mientras que la población esté entre los
dos límites va bien. Si por el contrario el número de individuos aumenta y se acerca
al límite superior o lo sobrepasa, los animales tendrían que luchar por la comida,
estarían desnutridos y muchos morirían. Los mecanismos de defensa utilizados para
aumentar la población son la aparición de enfermedades y malnutrición.
En cambio si disminuye el número de individuos por debajo del valor crítico
entonces no se produce casi la copulación. Los mecanismos de defensa para
mantener la población entre los dos límites en este caso serían el aumento de la
natalidad y el descenso de la mortalidad.
Es importante conocer el tamaño crítico para que el tamaño de la población sea viable y
así evitar que la población de una determinada especie desaparezca.
Observaciones
Tema 3: “Recursos y condiciones. Medio y
hábitat. Factores limitantes”
3. Introducción Los organismos en la naturaleza no se distribuyen de manera aleatoria. Las
especies toleran unas condiciones determinadas por lo cual solo pueden vivir en lugares
determinados donde se den esas condiciones.
3.1 El medio y los factores ambientales
Medio: conjunto de condiciones que de alguna manera afecta a los organismos.
Aunque se prefiere la definición: Medio es todo aquello que es exterior a los
organismos y que afectan a su vida. Para especificar más, el medio se puede
descomponer en factores ambientales:
Temperatura
pH
Humedad (agua)
Presión
Salinidad
Luz o radiación
Otros organismos (pueden afectar a
una población determinada)
Oxígeno
Gases atmosféricos
Espacio
Hay diversos criterios para clasificar los factores ambientales:
- Bióticos
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- Abióticos
Todos los anteriores excepto “otros organismos” están en abióticos mientras que
“otros organismos” pertenecen a factores bióticos.
Dentro de “otros organismos”:
Depredadores
Presas
Competidores
3.2 Condiciones y recursos
Los factores ambientales se pueden distinguir entre condiciones y recursos:
Los recursos son algo consumible es decir, su utilización por parte de unos organismos
hace que no estén disponibles para otros.
Condición es algo que afecta a los organismos y que no es consumible, es decir, no
desaparece porque lo utilice un organismo.
Ej. Condición Temperatura,
Recurso El espacio, las presas...
Los recursos son de tres tipos:
Aquellas materias primas que forman parte de nuestra biomasa (bebida, comida,
gases atmosféricos que respiramos...)
El espacio que necesitamos ocupar.
La energía que necesitamos para nuestra actividad metabólica.
Hay veces que para determinados seres vivos la luz es un recurso (por ejemplo
para las plantas) mientras que para otros es una condición (animales).
Concepto de capacidad de carga: Es un valor teórico. Es el n° máximo de individuos
que es capaz de abastecer un ambiente determinado, por ello depende de la cantidad de
recursos que haya en ese ambiente.
Hábitat: Es un concepto más espacial. Es el espacio que ocupa un individuo, una
población o una comunidad.
La diferencia con medio es que éste abarca el espacio además de otras muchas cosas.
3.3 Factores limitantes. Leyes de Liebig y Shelford.
Decimos que una especie u organismo está adaptado a un ambiente determinado cuando
ese organismo o especie tiene una serie de características genéticas determinadas que le
hacen que sea capaz de vivir en ese ambiente. Entonces decimos que están adaptados.
Ej. En las poblaciones humanas la pigmentación de la piel es una característica general
determinada y por ello las poblaciones que viven en zonas con mayor radiación tienen
una pigmentación oscura. Sin embargo ese carácter es perjudicial en latitudes más altas
ya que es necesario recibir la luz solar para poder sintetizar la vitamina D que ayuda a
fijar el calcio en los huesos.
Por todo esto decimos que la adaptación de los organismos al ambiente se manifiesta en
una distribución determinada.
Ley de Liebig: Liebig se interesó por la influencia de los factores ambientales en los
organismos. Observó que cuando se hace un cultivo agrícola las plantas para crecer
necesitan una cantidad mínima de recursos que van en el abono. Entonces vio que para
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se produjese el crecimiento la planta tenía que disponer de una cantidad mínima de
todos los recursos que necesita. Liebig definió el concepto de factor limitante.
El factor limitante de una planta sería el recurso cuya cantidad está más cerca de
la cantidad mínima que la planta necesita para que haya crecimiento.
Aquí el recurso limitante sería el agua porque es el que más cerca está de la
cantidad mínima (es la parte donde el gráfico sale del eje x). La flecha del agua está más
cerca de la parte donde el gráfico del agua sale del eje x.
¿Cómo podemos saber si un recurso es limitante para una población? Si por ejemplo, yo añado nitrógeno en una plantación y se produce un aumento de
crecimiento, ese factor es limitante. Si por el contrario el crecimiento se queda como
está, entonces no es un factor limitante. Si sigo añadiendo nitrógeno (suponiendo que
sea éste el factor limitante) va a llegar un momento que el crecimiento se estabilice, es
decir, se produce una saturación de la respuesta. A partir de ese punto el nitrógeno deja
de ser el factor limitante y hay que buscar otro.
En este punto se ha demostrado que en el momento que se estabiliza el
crecimiento por N el factor limitante pasa a ser el molibdeno.
Ej. En principio se ve que las plantas cuando aumenta la concentración de dióxido de
carbono, aumentan su tasa de fotosíntesis. Pero llega un momento que se estabiliza, y
llegado a este punto se ha visto que el crecimiento y la tasa de fotosíntesis se ven
limitados por la concentración de nitrógeno. En ese momento el factor limitante es el N,
por lo que debe haber un equilibrio entre los dos recursos.
Nota: esto quiere decir que el problema del aumento de dióxido de carbono en la
atmósfera no es beneficioso aunque en un principio lo parezca porque las plantas
aumentan su tasa de fotosíntesis, pero a largo plazo (o no tan largo) lo que está
ocurriendo es que faltaría nitrógeno en el suelo, con lo cual estamos rompiendo un
equilibrio.
Ley de Shelford: Shelford añade ha la ley de Liebig que no solo existe una cantidad mínima de un
recurso, sino que también hay una cantidad máxima, es decir, para cualquier factor
existe un rango de tolerancia dentro del cual es posible la existencia del organismo y
fuera de él no.
Como ejemplo de la ley de Shelford tenemos la curva de tolerancia. Un ej. de esta curva
puede ser la temperatura y pH.
Nota: Siempre hay excepciones a esta ley y que siguen la ley de Liebig.
En la ley de Shelford la respuesta se puede medir de muchas maneras como por ejemplo
con el n° de descendientes, tasa metabólica... Cualquier medida de la respuesta de un
organismo frente a un factor lo llamamos eficacia biológica o fitness.
La curva típica de tolerancia tiene forma de campana y esta formada por un intervalo
óptimo, una zona subóptima y una zona marginal. Dentro de estas tres zonas el
organismo se mantiene vivo, y por eso a esa zona se le llama zona de supervivencia.
Pero si el organismo está en la zona marginal no podrá crecer ni reproducirse,
simplemente sobrevive. De manera que la reproducción solo es posible dentro de la
zona óptima, mientras que el crecimiento se realiza tanto en las zonas óptimas como
en las subóptimas.
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3.4 Curvas de tolerancia
- No todas las curvas de tolerancia son como la anterior, en este caso se llama
respuesta óptima. Un ejemplo de factores que tengan esta respuesta son la
temperatura y el pH.
- Respuesta de saturación: La respuesta llega un momento que se mantiene
constante; es el caso de la respuesta de los organismos a los recursos.
- Respuesta sigmoidea: Al principio la respuesta es muy escasa, luego se acelera y
por último hay una ralentización hasta que se mantiene constante.
Nota: esto es un tipo de respuesta de saturación solo que tiene una característica distinta
y es que se curva al principio.
Un ejemplo es como factor la densidad de presa (topillos) y como respuesta el n° de
presas capturadas por un depredador (zorro). Cuando hay pocos topillos el zorro pasa de
hacerles caso porque apenas los encuentra y busca otra cosa para comer, pero si
aumenta el n° de topillos el zorro empezaría a encontrarlos más a menudo y por lo cual
aumentaría el n° de presas capturadas por un zorro, de forma que la respuesta se
dispararía pero llegaría un momento en que se estabilizaría
- Respuesta umbral: quiere decir que en un cierto rango del factor ambiental no
existe respuesta, pero a partir de un cierto factor umbral la respuesta se dispara.
Un ejemplo es como factor ambiental la concentración de nitratos respecto de la
mortalidad como respuesta.
Otro ejemplo es el caso de la respuesta de un organismo frente a un tóxico. La respuesta
umbral es el tipo de respuesta del bacalao y la caballa frente a la temperatura del agua.
Si la temperatura es baja necesitamos muchos días para la eclosión de los huevos del
bacalao. Una vez que se llega a los 15 °C los huevos empezarán a eclosionar. En el caso
de la caballa ocurre lo mismo pero desplazado 5° más (a 20°C).
N° de días para
q eclosionen los huevos Bacalao Caballa
3.5 Valencia ecológica. Eurecia y estenoecia.
Valencia ecológica es la anchura de la curva de tolerancia frente a un factor. La curva
de tolerancia puede ser ancha (valencia ecológica grande) o estrecha (valencia
ecológica pequeña).
Cuando un organismo tiene una valencia ecológica ancha decimos que es
eurioíco y si tiene una valencia estrecha decimos que es estenoíco.
En vez de hablar de organismos euroícos y estenoícos lo que hacemos es referir la
respuesta ecológica a un factor y lo que hacemos es añadir el prefijo euri- o esteno- y le
añadimos el nombre del factor:
Esteriotermo
Esteriohalino
Esteriohídrico
Un organismo eurioíco que tiene unos márgenes de tolerancia más amplios
es lógico que lo encontremos en más lugares que uno esteroíco que tiene un margen de
tolerancia más estrecho.
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3.7 Principio de asignación
Generalmente ocurre que los organismos que tienen un rango de factor
ambiental muy estrecho suelen especializarse en la respuesta por eso invierten todo su
esfuerzo en la respuesta y son eficaces. En cambio, los organismos que tienen el rango
más ancho no se especializan tanto en la respuesta porque el margen del factor
ambiental es mayor, es decir, son menos eficaces.
Por todo esto es típica la gráfica:
Un ejemplo de esto es el espectro de presas que consume un depredador
especialista (lince) y un depredador generalista (zorro). En el caso del depredador
generalista no se especializa en un tipo de presa y si se le escapa una va a por otra
distinta (el zorro caza conejos, ratones, topillos...) En cambio el depredador especialista
solo se especializa en cazar un tipo de presas por eso es más eficaz en la caza (el lince
solo caza conejos).
3.8 Óptimo ecológico y fisiológico
Dentro de una curva de tolerancia hay una zona óptima que es la central, pero
tenemos que distinguir si ese óptimo lo hemos estudiado en el laboratorio o en el
campo. Estudiamos por ejemplo el crecimiento del roble a lo largo de un gradiente
altitudinal. Si estudiamos esto en el campo podemos encontrarnos que dentro del área
de distribución del roble donde mejor crece el roble es una zona que nos da una
temperatura entre 15-20° C. A esta zona se le llama óptimo ecológico. Si este estudio lo
hago en un laboratorio igual nos encontramos con la sorpresa de que el óptimo
fisiológico sería de 20-25° C. Esta diferencia es debido a la interferencia de otras
especies en la naturaleza, es decir, si hay otras especies de plantas que ocupan el lugar
entre 20-25° C, entonces el roble se ve desplazado al rango 15-25° C. Por lo tanto el
óptimo fisiológico es el ideal pero en la práctica de la naturaleza se suele dar el óptimo
ecológico.
3.9 Influencia de los organismos sobre los factores ambientales
Habíamos hablado anteriormente que los factores condicionan la vida de los
organismos pero esa influencia es reversible, porque también los organismos influyen
en los factores, los alteran y modifican.
La atmósfera como la conocemos actualmente es debido a la influencia biológica y se
mantiene así gracias a esta influencia de la actividad de los organismos. La atmósfera
primitiva no tenía capa de ozono (porque ésta ha sido creada gracias a la actuación de
los organismos biológicos) Esta capa de ozono cuando no existía no había vida en al
Tierra porque llegaban radiaciones muy fuertes a su superficie. Los primeros
organismos se originaron en el agua porque ésta filtraba las radiaciones y así se hacía
posible la vida. Cuando aparecieron los primeros organismos fotosintéticos, al realizar
la fotosíntesis empezaron a tomar CO2 y soltar O2. Esto en un principio no fue
importante pero a lo largo del tiempo las moléculas de O2 subieron y formaron la capa
de ozono (O3). A partir de entonces, cuando se creó la capa de ozono es cuando los
organismos biológicos comenzaron a colonizar toda la Tierra porque la capa de ozono
filtraba las radiaciones y los organismos podían sobrevivir fuera del agua, y así se hizo
posible la vida terrestre.
Pero ahora estamos en la fase inversa, ya que el hombre lo que hace es
quemar combustibles fósiles devolviendo así a la atmósfera el CO2 que se acumuló
durante tantos años.
13
Tema 4: “Los organismos y la radiación. Los organismos y la atmósfera”
4.1 Los organismos y la radiación La radiación es la fuente básica de energía y puede actuar como condición y recurso
4.1.1 El espectro electromagnético.
La radiación que nos llega está compuesta por ondas de distintas longitudes de onda
(), es lo que llamamos radiación de distinta calidad.
La radiación es una onda y las ondas se caracterizan por su longitud de onda () que
es la distancia entre dos crestas. es la inversa de la energía que transporta la onda, por
lo que una corta transporta mayor energía mientras que una larga transporta menos
energía.
En función de la longitud de onda podemos distinguir varias partes del espectro de
radiación:
La luz visible: tiene entre 360-760 nm y coinciden con la fracción de radiación
que utilizan las plantas para realizar la fotosíntesis.
Radiación infrarroja: Tiene por encima de 760 nm. Como la longitud de onda
es más larga son radiaciones menos energéticas.> 760 nm.
Radiación ultravioleta: < 360 nm. Es muy energética porque su es muy
pequeña.
El 45 % de la radiación que recibimos es la luz visible. El 46 % es de radiación
infrarroja y solo el 9 % es de radiación ultravioleta porque la mayor parte de los rayos
U.V quedan retenidos en la capa de ozono.
Aunque no podemos ver la radiación infrarroja, ésta es importante porque produce un
calentamiento y por tanto aumenta nuestra temperatura.
4.1.2 Balance de la radiación en la Tierra
Es diferente la cantidad de energía que nos llega a la parte alta de la atmósfera a la que
nos llega a la superficie de la Tierra. (hay un desfase)
Lo que ocurre es que se produce una modificación de la radiación. Las modificaciones
que se producen son de 3 tipos:
Absorción: Hay distintos gases en la atmósfera sobre todo el vapor de agua, el
ozono y el anhídrido carbónico, que son los principales gases que absorben
radiación y así no nos llegan directamente a la superficie. Si el cielo está despejado
se absorbe un 16 % pero si además hay nubes se absorbe un 2 % más (18 %)
Reflexión: Parte de la radiación se refleja y vuelve a salir. Hay en la atmósfera
moléculas de vapor de agua, partículas de agua en suspensión y cuerpos sólidos en
suspensión (polvo, cenizas...) que cuando la radiación choca con esos cuerpos se
refleja y vuelve a salir al exterior. Cuando hay nubes se refleja un 24 % de la
radiación incidente.
Difusión: La producen las mismas partículas que producen la reflexión. La difusión
se produce cuando un haz de luz choca contra la partícula y entonces la luz se
difumina en muchas direcciones; esto es lo que se llama radiación difusa.
14
Un 7 % de esa radiación difusa sale de nuevo de la atmósfera hacia el exterior. Un 11 %
de esa radiación llega al suelo si no hay nubes y un 14 % si hay nubes.
Gracias a esta difusión podemos ver a la sombra por eso cuando vemos fotografías de la
Luna aparecen en blanco y negro porque como no hay atmósfera no se produce la
radiación difusa, si no que toda la radiación es directa por eso la sombra aparece negra.
Nota: La reflexión y la difusión se producen simultáneamente debido a que se originan
por las mismas moléculas.
El resto de la radiación es un 26 % que es la radiación directa que llega al suelo.
De toda la radiación un 51 % llega al suelo con toda su intensidad, pero en el suelo
también se refleja un 4 % por eso nos quedamos con un 47 %. Esta radiación reflejada
depende mucho de las condiciones del suelo (si tiene hielo por ejemplo).
De este 47 % que ha llegado al suelo se re-irradia un 33 % en forma de radiación
infrarroja, por eso por la noche notamos que el suelo desprende calor. De ese 33 % un
19 % es atrapado por los gases responsables del efecto invernadero (CO2 y vapor de
H2O). Sólo un 14 % de ese 33 % de radiación que se re-irradia sale fuera de la
atmósfera.
El efecto invernadero tiene un aspecto beneficioso porque retiene calor que hace posible
la vida porque si no fuese por el efecto invernadero por la noche bajarían demasiado las
temperaturas, es decir por una parte evita los cambios climáticos bruscos. Mientras el
CO2 y el vapor de H2O se mantengan en estas proporciones se podrá mantener el
balance energético. Pero el hombre está alterando esta composición con la tala masiva
de bosques, con emisiones de CO2 de manera que este equilibrio está amenazado.
La composición de la atmósfera es consecuencia de la actividad de los organismos. La
composición de la atmósfera es inestable desde el punto de vista físico-químico porque
depende de la respiración de los seres vivos y de los productos de deshecho de la
fotosíntesis, pero ahora el hombre ha incrementado la concentración de ciertos gases
como el CO2, lo cual produce un excesivo efecto invernadero y esto produce un
desequilibrio. El efecto invernadero en un principio es natural y por lo tanto
beneficioso, pero si nosotros aumentamos el efecto invernadero, aumenta la temperatura
de la Tierra y el equilibrio se rompe.
Nota: El albedo es la fracción de reflexión que se produce por parte de la superficie y
de las partículas sólidas de la atmósfera. Depende del tipo de suelo (si son los polos el
albedo puede llegar a ser de un 90% mientras que si el suelo es de un bosque tropical no
va a reflejar casi nada). También depende de si hay nubes, etc. Es un factor muy
variable.
La atmósfera además de producir alteraciones en la radiación que nos llega, produce
alteraciones en la calidad de luz, ya que los gases de la atmósfera absorben y reflejan
longitudes de onda de distinta manera. Entonces la composición del espectro en la parte
baja es distinto que en la parte alta de la atmósfera.
La atmósfera del infrarrojo absorbe muy poco. De la luz visible absorbe más, pero
también nos llega más. En cambio de la radiación ultravioleta la atmósfera absorbe más
de lo que nos llega. Todo esto es gracias a la capa de ozono.
4.1.3 Variaciones de la radiación y la temperatura en el espacio y en el tiempo.
La radiación que llega a la Tierra y la temperatura que se alcanza no es igual en todas
las partes de la Tierra. Algunas causas son:
- Debido a la latitud: cuanto más cerca del ecuador más radiación llega y por lo tanto
la temperatura será más alta. Esto se debe al ángulo de incidencia de los rayos
solares sobre la superficie terrestre. A medida que nos desplazamos del ecuador
15
hacia los polos el ángulo de incidencia va a ser más cerrado, es decir, la luz incide
de forma más oblicua. Esto se acentúa más en un solsticio que en un equinoccio. En
el equinoccio los rayos son perpendiculares al ecuador mientras que en el solsticio
los rayos son perpendiculares al trópico de Capricornio. Los efectos de todo esto son
que simplemente cuando los rayos inciden de forma perpendicular calientan una
superficie más pequeña por lo que el calor es más intenso. En cambio, si los rayos
inciden de forma oblicua calienta una superficie más grande por lo que el calor al
repartirse es menos intenso. Esto se explica de la siguiente manera: como la
radiación es la misma está claro que va a calentar más sobre una superficie pequeña
que sobre una superficie más grande puesto que la radiación se reparte, por lo tanto
si la superficie es más grande menos radiación tocara por unidad de superficie.
Ejemplo: esto explica que en latitudes más bajas hay un mayor calentamiento
porque los rayos inciden perpendicularmente. En cambio, en latitudes más altas la
luz incide de forma oblicua y por eso parece que el sol calienta menos (porque la
radiación se reparte).
- También encontramos variaciones de la temperatura a lo largo de un gradiente
altitudinal: en las zonas más altas hace más frío debido a la presión. Explicación: A
nivel del mar la columna de aire que tenemos encima es mayor y están más
comprimidas sus moléculas, en cambio en lo alto de una montaña la columna de aire
que tenemos encima es menor y por lo tanto están sus moléculas menos
comprimidas. La temperatura de una masa de gas depende del n° de choques de las
moléculas de ese gas. Si el mismo n° de moléculas está repartido en un volumen
más grande la probabilidad de choque es menor y en consecuencia la temperatura es
más baja. Si una masa de aire que está a nivel del mar sube, al ascender se expande
y al expandirse disminuye su temperatura. Este enfriamiento que sufre se llama
enfriamiento adiabático ya que es un enfriamiento sin que exista intercambio de
calor con el exterior. Únicamente se produce una expansión.
Este gradiente de temperatura se produce cuando subimos una montaña y se denomina
gradiente adiabático que dice que por cada 100 m que subimos la temperatura
desciende 1° (esto sería la teoría).
En la práctica cada vez que subimos 100 m la temperatura disminuye 0,6°. Esta
diferencia se debe a la humedad, el vapor de agua al disminuir la temperatura se
condensa y pasa a estado líquido. Ese proceso de condensación desprende calor y ese
calor mitiga el gradiente adiabático. Si el aire estuviera totalmente seco (sin vapor de
agua) el gradiente teórico sería igual que el gradiente práctico. A veces ocurre la
situación contraria y se produce un aumento de la temperatura al aumentar la altitud. Es
el fenómeno de inversión térmica. Este fenómeno se forma en valles cerrados donde el
aire se queda estancado. Tienen que darse situaciones anticiclónicas con aire estancado.
En invierno el aire que se ha enfriado en las montañas desciende a los valles. Al mejorar
el tiempo arriba en la montaña hay más temperatura que en el valle por lo cual hay una
capa de aire frío debajo de una caliente y se da entonces el fenómeno de inversión
térmica. Estos fenómenos de inversión térmica suelen estar asociados a la formación de
nieblas y esto es porque al aumentar en la cima de la montaña la temperatura el vapor de
agua condensa.
Las variaciones de temperatura en el tiempo se deben al movimiento de traslación de la
Tierra y el eje de inclinación que tiene. En las posiciones de equinoccios rayos inciden
perpendicularmente en el ecuador y en los de solsticio inciden de forma oblicua en el
ecuador y perpendicularmente en los polos.
16
4.1.4 Modificaciones de la luz por las plantas
La luz también es modificada por los organismos cuando llega a la superficie. En
general un cuerpo sea vivo o inerte, va a absorber una parte con la que se calienta, va a
reflejar otra parte y va a trasmitir el resto.
Generalmente la cobertera vegetal produce unas modificaciones muy importantes en la
radiación que llega modificando tanto la calidad como la cantidad:
- Tenemos un bosque que le llega una radiación R1 parte de la cual es absorbida por la
vegetación y entonces la radiación que llega al suelo (R2) es menos intensa, por lo
que la cantidad de radiación que absorbe la vegetación depende del tipo de
vegetación.
Ej. en un bosque tropical la radiación que llega al suelo está entre un 0,2 y 0,3 %
mientras que en un bosque de coníferas pasa más luz, entre un 10 y 15 % de la radiación
incidente.
4.1.4.1 Coeficiente de extinción:
Esta absorción de radiación se cuantifica con el coeficiente de extinción (C.E.): es el
cociente entre la radiación que llega arriba (R1) y la radiación que llega al suelo (R2).
C.E = R1 / R2
Este coeficiente depende de distintos factores como por ejemplo, cuanto mayor sea el n°
de estratos de vegetación que haya, mayor será el coeficiente de extinción, es decir,
menor será la radiación que llega al suelo.
Ej. En un bosque tropical hay muchas capas superpuestas por eso la cantidad de luz que
llega abajo es pequeña.
4.1.4.2 Índice de área foliar.
El n° de capas que hay también se cuantifica con un parámetro llamado índice de área
foliar (L.A.I.) que es un cociente entre el área foliar total que hay encima de una
superficie del suelo.
L.A.I. = Área foliar total /área del suelo
Ej. Si nosotros tenemos un L.A.I. = 3, quiere decir que si tomamos una columna de un
metro cuadrado de base del suelo, en esa columna habría 3 metros cuadrados de hojas.
El área foliar es la suma de todas las superficies de todas las hojas.
El máximo de L.A.I. que se ha encontrado es de 10 y ha sido en una zona tropical,
mientras que el mínimo es en un pastizal.
El índice de área foliar depende del ángulo de inserción de las hojas, es decir, 2
plantas con el mismo área foliar no dan la misma sombra si sus hojas están orientadas
de una forma perpendicular o de una forma oblicua a la radiación
Todo lo anterior es en cuanto a la cantidad, pero las plantas también modifican la
calidad. El paso de la radiación a través de una capa foliar supone también un cambio
en la calidad de la radiación.
En el caso de las clorofilas solo absorben radiación en determinados espectros (azul y
rojo), mientras que la luz verde no la absorben, si no que la reflejan o la dejan pasar (por
eso vemos las plantas de color verde). Por todo esto las plantas de los sotobosques
tienen dos problemas:
- Les llega poca luz
- La luz que les llega es de mala calidad.
Pero no todas las plantas modifican por igual el espectro de luz. En el caso de los
hayedos dejan pasar todos los espectros de luz y por eso puede aparecer debajo de ellos
17
sotobosque, mientras que en un bosque de acebos son extremadamente oscuros y por
debajo no crece ni una sola planta. Esto es porque los acebos absorben mucha luz.
4.1.5 Respuesta de los organismos a la radiación.
4.1.5.1. Fotocinesis La fotocinesis es que algunos organismos aumenten su movimiento cuando son
expuestos a radiaciones intensas. No está muy clara cual es la causa pero parece
razonable pensar que la luz aumenta la temperatura del organismo y las funciones
metabólicas aumentan su velocidad por eso el organismo se mueve más rápido.
También se ha observado fotocinesis negativa en la cual el organismo no se mueve al
recibir radiación intensa.
4.1.5.2 Fotosensibilización
Hay organismos en les que la incidencia de luz produce cambios fisiológicos. Parece ser
que se produce una desestabilización de algunas de las moléculas. Esta desestabilización
se transmite en cadena y al final se produce la degradación de algunas moléculas que es
lo que produce los cambios fisiológicos.
Ej. Las células del fitoplacton cuando reciben radiaciones intensas sufren una oxidación
de los ácidos grasos y cuando esto ocurre se inhibe el crecimiento.
4.1.5.3 Fototropismo Es cuando la planta crece de forma curvada buscando la luz . No se sabe porque ocurre
pero se cree que están implicadas las auxinas, que son sustancias que promueven el
crecimiento y también intervienen sustancias inhibidoras.
Supongamos que tenemos una planta iluminada totalmente y crece de forma normal,
pero si ahora solo le da la luz por un lado, las auxinas migran hacia el lado de la planta
que menos luz le da, y por lo tanto la planta crece más por ese lado y menos por el lado
donde más luz le da. Esto es lo que hace que se curve la planta.
Pero también hay sustancias inhibidoras implicadas las cuales migran desde la zona de
sombra a la zona de luz. Entonces la zona de sombra crece más que la zona de luz y el
resultado es el mismo que en el caso anterior.
4.1.5.4 Fotoperiodicidad. Es la sincronización de ciertos ritmos de actividad de los organismos con ciclos de luz.
Hay 2 tipos de ciclos que se superponen:
Ciclos diarios a lo largo de 24 horas: los ritmos metabólicos varían a lo largo de
24 h. Porque están condicionados por la luz. Se llaman ciclos circadianos .Ej. Las
ardillas son de actividad nocturna, salen por la noche a hacer su actividad y vuelven
al amanecer. Esto es algo innato y no está promovido por una señal externa ya que
se vio que las ardillas seguían este ciclo tanto en la oscuridad como en presencia de
luz.
Ciclos estacionales: es el caso de la reproducción, la floración... los cuales no se
producen al azar si no en un momento favorable. Esto es importante para los
organismos, es decir, sincronizar sus ritmos con los ritmos ambientales es
fundamental. Hay varios mecanismos que permiten a un organismo mantener esta
sincronización de sus ciclos con el ciclo anual (no siempre la luz) como:
- Estímulos ambientales: en muchas plantas la floración está relacionada
con la lluvia o con el calor. A veces ciertas actividades son desencadenadas
por estímulos ambientales, por ejemplo en muchas plantas después de llover
intensamente o después de una pequeña temporada de calor esas plantas
florecen y otras veces esto no ocurre.
- Cambios del fotoperiodo: Los organismos “saben” en que época del año
están porque detectan si de un día al siguiente la duración del día aumenta o
disminuye (el día puede alargarse, por lo que estaremos en primavera o el
18
día puede acortarse, por lo que estaremos en otoño). El mecanismo que
percibe esa señal es lo que llamamos el reloj biológico. La localización de
ese reloj es distinta según el tipo de organismo. En las plantas todas sus
células son capaces de percibir variaciones de luz, mientras que en los
animales el reloj biológico se encuentra en el cerebro, (en los mamíferos
más concretamente en una glándula pineal).
Este reloj biológico es independiente de otros estímulos
ambientales, es decir no se altera, solamente es sensible a las variaciones del
fotoperiodo. Ej. Algunos de los ciclos que están condicionados por este reloj
biológico son las migraciones, el comportamiento de animales que invernan
y acumulan comida en su refugio, el crecimiento....
Nota: Lógicamente el reloj biológico tiene mayor importancia en la regulación de
funciones del organismo en zonas donde la estacionalidad está claramente marcada.
4.1.5.5 Fotosíntesis: Las plantas son capaces de utilizar la energía solar para producir esta reacción:
6 CO2 + 6 H2O Glucosa + 6 O2
Esto lo produce la radiación que es la fuente de energía. La radiación
fotosintéticamente activa o PAR corresponde con el espectro visible (320- 700 nm)
Pero dentro de este espectro las plantas no aprovechan por igual todas las fracciones, ya
que la clorofila absorbe fundamentalmente en el azul y en el rojo y refleja el verde. La
ficoeritrina absorbe el azul y el verde y refleja el rojo, y la ficocianina absorbe el rojo y
refleja el azul.
4.1.5.6 Visión: Muchos organismos poseen órganos capaces de detectar la luz (por ejemplo los ojos).
En estos fotorreceptores hay 2 tipos de células:
- Conos: especializados en captar radiaciones de intensidad elevada y son capaces de
distinguir colores.
- Bastones: son más sensibles a niveles de luz menos intensa y no son capaces de
distinguir colores.
Según la proporción de conos o bastones así podrá el animal ver de día o de noche.
Nosotros somos diurnos, es decir, tenemos más conos que bastones y a todos los
animales de este tipo se les llama FOTOTRÓPICOS. Por el contrario a los organismos
nocturnos se les llama ESCOTÓPICOS y tienen más bastones que conos en sus ojos.
4.1.6. Adaptaciones de las plantas a intensidades altas y bajas de radiación
Si miramos los distintos ecosistemas nos encontramos con que las plantas han sabido
colonizar ambientes muy diversos (hay plantas en los desiertos...)
Vamos a ver los efectos negativos que tienen tanto el exceso como el defecto de
radiación sobre las plantas:
- Exceso de radiación: producen efectos nocivos de 2 tipos:
Directos: daños a los fotosistemas cuando llega más energía que la que puede
ser transportada por las moléculas, entonces se produce un acumulo que las
desestabiliza y las moléculas acaban por perder su estabilidad y su
funcionalidad. Esto es lo que llamamos fotoinhibición que puede ser o no
reversible.
Indirectos: tiene que ver con la economía del agua. Cuando una hoja se
calienta mucho puede perder mucho agua por evaporación que lleva a la
desecación de la hoja.
19
- Defecto de radiación: si la radiación no supera un límite, la fotosíntesis no llega a
compensar la respiración de las plantas.
Cualquier hoja tiene una respuesta de tipo curva de saturación. Para niveles de luz
por debajo del punto de compensación, la respiración de la hoja supera la fotosíntesis
por lo que pierde más dióxido de carbono del que gana en la fotosíntesis. Superado
este punto de compensación, la fotosíntesis supera a la respiración. Si no llegamos a
ese punto la planta sería inviable porque perderíamos más dióxido de carbono del que
ganamos.
Nota: En el punto de compensación la respiración es igual a la fotosíntesis.
Las adaptaciones que toman las plantas para combatir el defecto de luz son:
1. Si nos referimos a estructuras de la planta:
- Distribuir las hojas de manera que se evite el autosombreado, es decir, hay que
evitar que las hojas se solapen.
- Otro mecanismo sería crecer más que la planta que tienen al lado (esto ocurre
en bosques tropicales), pero crecer mucho tiene un coste que consiste en una
inversión de madera y por ello la planta tiene que invertir más energía. En
cambio hay plantas que se ahorran ese coste en madera aprovechando el tronco
de otro árbol utilizándolo como soporte, es decir, lo que hacen es que enrollan
sus ramas alrededor del otro árbol hasta que llega a la parte más alta donde
crecen sus hojas. Con esto se ahorra energía y crece más alto y rápido (es el caso
de la hilera estranguladora)
2. Otro nivel de organización es a nivel de morfología y anatomía de las hojas:
- Las hojas de sombra tienen una saturación temprana y una pendiente muy
variada, mientras que las hojas de luz es al contrario, se saturan más tarde pero
tienen una pendiente menor. A las plantas de sombra les interesa distribuir los
estratos de células de manera que ocupen un solo estrato de células para evitar el
autosombreado. (las hojas son grandes y finas)
3. Otra forma de adaptarse a intensidades bajas es a través de reacciones bioquímicas
- Las especies de sombra tienden a aumentar rápidamente su respuesta
fotosintética y a saturarse muy pronto. Las especies de luz se saturan más tarde y
la pendiente inicial es más reducida.
4. Otra forma de adaptarse a intensidades bajas de luz es aumentar la cantidad de
pigmentos fotosintéticos que son los encargados de captar esa radiación.
Las adaptaciones que toman las plantas para combatir el exceso de luz.
1. Las plantas que viven en ambientes con luz muy intensa lo que hacen es que en vez
de orientar sus hojas de forma perpendicular las orientan de forma oblicua a la
radiación solar, para que la radiación que reciban las hojas sea menor.
2. A nivel anatómico, estas hojas tienden a aumentar el espesor foliar y las hojas
suelen ser más pequeñas.
3. Las hojas también se recubre de pelos o escamas o cualquier tipo de estructura que
reduzca la radiación que les llega. Utilizan estas estructuras para protegerse.
4.1.7 Biofotogénesis
Es la emisión de luz por parte de los organismos ya que hay algunos organismos
que son capaces de emitir luz.
Esta capacidad aparece en muchos tipos de organismos (insectos, peces...)
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La emisión de luz se produce por unos órganos llamados fotóforos. Estos
fotóforos unas veces pertenecen al propio organismo y otras veces son colonias de
bacterias que viven en simbiosis con el organismo.
La emisión de luz se da por la reacción entre 2 sustancias.(luciferina y luciferasa) que
consumen ATP y O2. La luz que emiten los organismos vivos tienen una longitud de
onda de 470-500 nm. Esta longitud de onda pertenece al color verde.
Los organismos son capaces de modificar el color de la luz interponiendo membranas
de otro color delante de los fotóforos. Cuando los fotóforos son propios (no están
formados por una colonia de bacterias simbiontes) el organismo que emite la luz es
capaz de apagar o encender la luz cuando le conviene. Si los fotóforos no son propios,
es decir son bacterias simbiontes, esa capacidad de apagar la luz depende de las
bacterias. Por ello hay organismos que han ideado unos mecanismos que son una
especie de persiana y así controlan la luz que emiten las bacterias.
El significado que tiene la emisión de luz puede ser diverso. En las luciérnagas
la luz la emite la hembra para atraer al macho. Tiene función reproductora. En un tipo
de gusano de agua tropical (poliqueto), las hembras liberan al agua óvulos que emiten
una luz que atrae a los machos para fecundar los óvulos.
A veces la luminiscencia la utilizan los organismos para atraer a sus presas (ej. peces
abisales)
La luminiscencia es más frecuente en los organismos de aguas marinas (sobre todo en
zonas abisales), es menos frecuente en organismos terrestres y es infrecuente en
organismos de agua dulce.
4.2 Los organismos y la atmósfera
4.2.1 Capas y composición de la atmósfera
Las capas de la atmósfera son empezando desde la superficie terrestre:
- Troposfera: Llega hasta una altura de 15 km. y es la que nos interesa porque aquí
está la Biosfera. Es además en esta capa donde se producen los fenómenos
atmosféricos (precipitaciones, vientos, nubes...). En la Troposfera según subimos en
altitud, se produce una disminución de la temperatura hasta unos - 56 ° C. Y esto es
debido a la presión.
- Estratosfera Sin embargo a partir de la Tropopausa, límite de la Troposfera, la
temperatura vuelve a aumentar hasta los 0 °C. Esta es la troposfera que va desde los
15 km. hasta los 50 km. Esta capa es de inversión térmica debido a la capa de
Ozono, porque ésta absorbe luz ultravioleta y se calienta, aumentando así la
temperatura de toda la estratosfera. La Estratopausa es el límite de la Estratosfera.
- Mesosfera: La temperatura vuelve a disminuir. La Mesopausa es el límite de la
Mesosfera y está a 80 km. de altitud.
- Termosfera: Esta por encima de la Estratosfera y aquí la temperatura vuelve a
aumentar, pero por otra razón, y es debido a que la radiación que incide es más
elevada y como la masa de aire es tan escasa y delgada apenas produce filtración. El
límite de esta capa está a 140 km. y a partir de aquí las moléculas se escapan a la
fuerza de gravedad de la Tierra.
Por otra parte en cuanto a la variación de presión atmosférica, lo que ocurre es
que la presión disminuye según aumentamos en altitud, de manera que la presión en la
Troposfera sería de 1 atm, en la Estratosfera de 1/100 atm, en la Estratopausa de 1/1000
atm, en la Mesosfera sería de 1/10000 atm y en la Termosfera de 1/100000 atm.
Esta disminución de la presión con la altura tiene sus consecuencias en la vida, como
por ejemplo que al disminuir la presión disminuye también la presión parcial del
oxígeno (hay menos oxígeno).
21
La composición de la atmósfera cambia con la altitud pero la Troposfera y la
Estratosfera tienen una composición homogénea de gases: un 78 % es nitrógeno
(proviene de los compuestos orgánicos), un 21 % es de oxígeno, un 0,93 % es Argón,
un 0,033 % es CO2 y el resto son otros gases.
El hombre también altera esta composición. Antes del inicio de la Revolución Industrial
la concentración de CO2 era del 0,026 % y en la actualidad es del 0,036 %.
Nota: Se está intentando frenar este desequilibrio.
Aparte de gases en la atmósfera también aparecen moléculas sólidas en suspensión que
pueden tener distintos orígenes. Pueden ser sal que proviene de la evaporación de las
gotas de agua del mar. La sal se queda en suspensión en forma de cristales. Otra fuente
de polvo son los incendios, sobre todo si son a gran escala. También las emisiones
volcánicas lanzan a la atmósfera polvo y cenizas que se quedan en suspensión. El polvo
de zonas áridas sobre todo en tormentas de arena y desplazan esas partículas distancias
kilométricas.
4.2.2 Humedad atmosférica
Todo el agua de la atmósfera está localizada en la primera capa y su origen es
terrestre, más arriba ya no hay agua. Esta agua puede estar en estado líquido, sólido o
gaseoso. La humedad se puede medir:
- Humedad absoluta: mide la cantidad de agua que hay en un volumen determinado
de aire. Se puede medir como g/m3 o también como presión parcial y en ese caso las
unidades son milibares.
- Humedad relativa: es la cantidad de agua que tiene una masa de aire con respecto a
la cantidad máxima de agua que puede contener esa masa de aire. Se expresa en %.
Esa cantidad de agua máxima medida como humedad absoluta es muy variable y
varía con la temperatura.
Agua contenida
Hr = X 100
Agua máxima
Nota: Aire saturado es el aire que tiene la máxima cantidad de agua posible.
Un aire saturado es aquel que contiene la máxima cantidad de vapor de agua
posible, es decir ya no puede tener más agua. Aunque el aire esté saturado se puede
producir una evaporación, pero esta evaporación está compensada con la condensación.
La cantidad de vapor de agua que contiene el aire saturado no es siempre la misma y
depende de la temperatura. A temperaturas bajas la cantidad de agua que puede contener
el aire saturado es menor (por lo que aumenta la humedad relativa), mientras que a
temperaturas altas la cantidad de agua que puede contener el aire saturado es mayor (por
lo que disminuye la humedad relativa).
Las medidas que nos interesan de humedad son:
Si tenemos una masa de aire con temperatura alta y esa masa tiene una Hr del 40
% todavía le falta el 60 % para llegar a la saturación. Ese 60 % es el déficit de
saturación, es decir, es la cantidad de agua que le falta para llegar a la saturación.
Déficit de saturación + humedad relativa = 100 %
Conclusión: si la temperatura es baja, la cantidad de agua que puede tener una masa de
aire es menor que la cantidad de agua que puede tener la misma masa de aire si su
temperatura es mayor. (fotocopia)
22
4.2.3 La circulación del aire en la atmósfera
Las masas de aire que hay en la atmósfera tienen movimientos verticales
(ascendentes y descendentes) y movimientos horizontales (viento).
Movimientos horizontales:
El aire se mueve siempre que se genera un gradiente de presión y va siempre
desde zonas donde la presión atmosférica es más alta a donde es más baja.
Una superficie isobárica es una línea de puntos que tienen la misma presión. Cuando
estas superficies isobáricas son paralelas a la superficie terrestre existe una situación de
calma (no hay viento), pero si no son paralelas se forma un gradiente de presión y
entonces el aire se mueve horizontalmente (de más a menos presión) y se genera el
viento.
- Ciclones: también llamados depresiones. Son núcleos en los cuales en el centro hay
menos presión que en la periferia, entonces debido al gradiente de presión, el aire
tiende a desplazarse desde la periferia al centro.
- Anticiclones: Es la situación contraria. En el centro del núcleo hay una presión más
elevada que en la periferia, por eso el aire se desplaza del centro a la periferia.
Pero la dirección que sigue el aire en estos movimientos no es tan regular debido a
las fuerzas de Coriolis, puesto que son fuerzas que se generan por el movimiento de
rotación de la tierra, y hacen que cualquier cuerpo en el hemisferio norte se desvíe hacia
la derecha, y en el hemisferio sur se desvíe hacia la izquierda.
Si aplicamos estas fuerzas a las masas de aire del hemisferio norte hace que los
ciclones desvíen su movimiento hacia la derecha y con esto se consigue que el
movimiento general del ciclón se en sentido antihorario. En cambio en los anticiclones
el aire también se desviará hacia la derecha, generando con esto que el anticiclón gire en
sentido horario.
Nota: en el hemisferio sur sería al contrario.
Movimientos verticales (ascendentes y descendentes) Si sobre una superficie de la Tierra se produce un calentamiento, las partículas
del aire próximas a esa superficie se calientan. Al calentarse las partículas se separan y
con ello disminuye la densidad del aire, por lo cual la masa de aire asciende.
Si una vez arriba la masa de aire caliente se enfría, las partículas se juntan y aumenta su
densidad, por lo que la masa de aire desciende.
Cuando la temperatura disminuye la humedad relativa aumenta y por lo tanto la
cantidad de agua que puede contener en saturación aumenta. Cuando la masa de aire
llega al punto de saturación se produce la condensación y el exceso de vapor de agua
pasa a estado líquido. Esto da lugar a las nubes que son gotas de agua en suspensión que
cuando aumentan su tamaño pesan mucho y precipitan.
Un movimiento de aire en sentido ascendente suele terminar en precipitación o al menos
en un día nublado. En este caso se dice que tenemos bajas presiones en superficie.
Cuando ocurre esto el aire tiende a subir y entonces disminuye la cantidad de agua que
se puede contener en saturación. Esto conlleva a las precipitaciones.
En cambio, si tenemos altas presiones el aire tiende a bajar y entonces se calienta y
aumenta la cantidad de agua que puede contener en saturación y en consecuencia
disminuye la humedad relativa.
Vamos a ver un modelo de cómo circularían las masas de aire si el planeta no
tuviera rotación:
El Ecuador es el punto donde inciden los rayos perpendicularmente y por eso el
calentamiento es máximo. Esto hace que las masas de aire se calienten y asciendan
(ambiente lluvioso) Este aire asciende hasta el límite de la troposfera se expande y
cuando llega a latitudes más altas se enfría y vuelve a bajar. Esto sirve para rellenar el
hueco que había quedado del aire que había subido antes.
23
Pero como el planeta está en rotación continua y las fuerzas de Coriolis desvían
el aire de su trayectoria, esto provoca la ruptura de las dos grandes células anteriores y
se forman células convectivas pequeñas. Aquí el aire también asciende desde el
Ecuador, pero en lugar de llegar hasta el polo se produce un descenso a partir de los 30°
de latitud (tanto en el norte como en el sur). En este punto donde el aire desciende se
forma un cinturón de altas presiones y esto corresponde a la formación de los
anticiclones subtropicales y hace que en toda la franja haya ambientes secos. Debido a
este descenso se produce la primera célula convectiva.
Nota: Las flechas del dibujo de la fotocopia indican la dirección de los vientos en
superficie.
En la zona comprendida entre 0 y 30° dominan los vientos alisios, los cuales vienen
desde el NE.
Luego viene una segunda célula que se forma entre las latitudes de 30 y 60°. Aquí
tenemos en superficie unos vientos que soplan hacia el SO y se les llama vientos del
Oeste.
En la última célula (60°- Polo) aquí los vientos de superficie están volviendo hacia el
sur y debido a las fuerzas de Coriolis desvían su trayectoria hacia la derecha y serían
entonces los vientos polares del Este.
Pero este modelo es también teórico ya que todo esto se ve afectado por la
distribución de océanos y continentes. Esto es debido a que la Tierra y el agua tienen
distinta capacidad de calentamiento, ya que el agua tarda más en calentarse y en
enfriarse que la Tierra.
Lo que ocurre es que en invierno encima de los continentes hace más frío y el aire pesa
más (es más denso) de manera que tiende a descender y este produce un tiempo seco y
despejado.
Por el contrario en invierno encima del océano tenemos masas de aire caliente (de lo
calentado durante el verano) y entonces el aire tiende a ascender (se dan situaciones de
altas presiones) de manera que nos encontramos un tiempo húmedo y al final se produce
la saturación y llueve.
4.2.4 Climas y microclimas
Clima es el conjunto de factores meteorológicos que tienen lugar durante un
periodo de tiempo largo.
Para definir el clima en una zona se necesita un registro de temperatura, humedad... de
un mínimo de 30 años.
El clima depende del movimiento de masas de aire, que a su vez dependen de la latitud
y de la distribución de océanos y continentes.
Diagramas ombrotérmicos: hay dos ejes, uno para las precipitaciones y otro
para las temperaturas. Un diagrama de estos me da una idea de cómo varían las
condiciones meteorológicas a lo largo del año.
En la transparencia 7 tenemos una clasificación de los diferentes tipos de clima.
Microclima: Es lo que afecta a un organismo que es distinto de lo que afecta a
todo el entorno.
El entorno inmediato de un organismo es el microclima y se puede ver alterado por
multitud de factores:
- Orientación: El microclima no es igual en la ladera norte de una montaña que en la
ladera sur.
24
- Presencia de vegetación: también modifica al microclima, por ejemplo la sombra
que hay en un bosque de ribera en verano mantiene un microclima diferente al que
puede haber en un pastizal sin arboles.
- Distancia al suelo: Las variaciones de temperatura y humedad son más bruscas
cuanto más lejos del suelo estamos. Ej. algunos arbustos crecen poco por esta razón,
además la vegetación queda cubierta en invierno y esto hace que las condiciones por
debajo de la capa de nieve sean más favorables.
La vida latente quiere decir que hay organismos que pueden desarrollar una
forma de vida de resistencia (esporas, semillas...) que son capaces de resistir
condiciones mucho más extremas.
Los organismos mantienen un intercambio de calor con el entorno. Los
mecanismos de transferencia de calor son diversos y fundamentalmente hay cuatro:
1. Radiación y emisión de radiación: Recibir radiación aumenta la temperatura de los
organismos y cualquier organismo que está caliente a su vez emite una radiación
infrarroja para perder calor.
2. Conducción: transferencia de calor entre dos cuerpos en contacto que tienen
distinta temperatura. Ej. si tocamos algo caliente con nuestra mano nos calentamos.
El intercambio de calor por conducción depende de la diferencia de calor de los dos
cuerpos en contacto y también depende de la conductividad térmica de los cuerpos,
hay materiales que conducen mejor el calor que otros.
3. Convección: Es una variante de la conducción. Es el intercambio de calor entre un
cuerpo sólido y un fluido que circula en torno a ese objeto. Ej. aire y un cuerpo. El
cuerpo sólido y el aire tienen diferentes temperaturas, y como el cuerpo tiene mayor
temperatura habrá una transferencia de calor desde el cuerpo hasta el aire. La
diferencia entre conducción y convección es que en convección las partículas de aire
están en movimiento y se van renovando por lo que las partículas de aire que están
frías dejan paso a otras calientes. Este flujo lo que hace es renovar continuamente el
gradiente de temperatura que hay entre en cuerpo y el fluido, por eso las pérdidas de
calor por convección son mayores que por conducción. Esto explica porqué cuando
hace viento tenemos una mayor sensación de frío.
4. Evaporación: El cambio de estado físico absorbe o devuelve calor al medio. Con el
agua cuando pasa de líquido a vapor, este proceso devuelve calor al medio, por eso
cuando sudamos lo que hacemos es pasar a través de los poros líquido al exterior y
por eso cuando este líquido se evapora nos refrigeramos porque estamos
devolviendo calor al medio. Los organismos para tener una temperatura estable
tienen que mantener un balance de equilibrio entre las entradas y salidas de calor, es
decir las entradas tienen que ser iguales a las salidas.
4.2.6 Efectos de las temperaturas extremas en los organismos.
Tanto las temperaturas muy bajas como muy altas son perjudiciales para los
organismos.
Las temperaturas bajas producen dos tipos de efectos:
1. Lo producen las temperaturas bajas pero que no llegan a los 0° (al punto de
congelación): Este efecto se llama CHILLING o enfriamiento. Suelen sufrirlo los
organismos que viven en climas con temperaturas muy altas. Ej. cuando se mete un
plátano en la nevera y se pone negro, esto es el chilling. Este efecto tiene que ver
con el estado de ionización del agua dentro de las células o tejidos, debido a que el
agua dentro de las células está en forma de OH- y H
+, de manera que las
temperaturas bajas favorecen la disminución del grado de ionización del agua y
25
alteran la permeabilidad de la membrana. Las temperaturas bajas favorecen que la
reacción se desplace a la izquierda.
H2O OH -- + H
+
2. Cuando las temperaturas son inferiores a 0°: los daños se producen por
congelación. Pero existen distintos grados de gravedad:
cuando la temperatura no es demasiado baja lo primero que se congela es el
líquido extracelular . Esto provoca una pérdida de agua por parte de las
células aumentando así la concentración de solutos. Para que las cosas vayan
bien la concentración de solutos tiene que mantenerse estable, por eso esto
produce unos daños , pero son reversibles porque el agua puede volver a
descongelarse.
Cuando las temperaturas son ya muy bajas lo que se congela es el líquido
intracelular, entonces se forman cristales dentro de la célula y ésta muere.
Con las temperaturas altas los daños son:
1. Directos: Tienen que ver con la desnaturalización de las proteínas, concretamente
con la de las enzimas. La actividad de las enzimas depende de la temperatura. Según
aumentamos la temperatura aumenta la actividad de las enzimas hasta un punto
óptimo y después de ese punto si seguimos aumentando la temperatura la actividad
de las enzimas cae bruscamente y se produce la desactivación de la enzima. Primero
tiene lugar una desactivación reversible pero si seguimos subiendo la temperatura
viene la desnaturalización (ya no funciona la enzima). Suele ser irreversible. La
temperatura de desnaturalización varía dependiendo de las enzimas, pero suele estar
entre los 40-45° C por lo que la temperatura de los organismos debe mantenerse por
debajo de ese límite.
2. Indirectos: Cuando un organismo está expuesto a temperaturas muy altas pierde
mucho agua, y el efecto indirecto es la deshidratación.
4.2.7 Estrategias fisiológicas frente a variaciones ambientales de temperatura.
El problema de los organismos es que la temperatura ambiente no es estable
mientras que la temperatura del cuerpo sí que lo es. Como la temperatura ambiente
cambia los organismos la hacen frente de dos formas:
1. Homeotermos: mantienen una temperatura corporal constante independientemente
de la temperatura externa. Mantienen su temperatura constante porque su principal
fuente de calor es el calor interno que produce el propio organismo. Los organismos
son los endotermos.
2. Poiquilotermos: No tienen una temperatura independiente de la ambiental, es decir,
si hace frío disminuye su temperatura corporal y si hace calor aumenta su
temperatura. La principal fuente de calor es la externa. A los organismos se les
llama ectotermos.
Nota: Homeotermos no es lo mismo que endotermos ni poiquilotermos es lo mismo que
ectotermos.
Aunque si que la mayoría de los homeotermos son endotermos no siempre se produce
esta equivalencia. Esto es porque homeotermos y poiquilotermos hacen referencia a la
capacidad, mientras que endotermo y ectotermo hacen referencia al origen.
Diferencias: Los homeotermos suelen tener temperaturas corporales medias más altas que los
poiquilotermos que tienen temperaturas medias corporales más bajas.
26
Los homeotermos al tener una temperatura corporal más alta consiguen una tasa
metabólica mayor, (sus enzimas aumentan su actividad) por lo que son más activos
que los poiquilotermos que al tener menor temperatura corporal su tasa metabólica
es menor y por lo tanto su actividad también lo es.
Mantener esa tasa metabólica alta tiene un coste por lo que los homeotermos
requieren más recursos, en cambio los poiquilotermos no necesitan tantos recursos.
Teniendo en cuenta esto en los ambientes pobres en recursos predominaran los
poiquilotermos. En cambio en zonas frías predominaran los homeotermos porque en
estas zonas los poiquilotermos estarían aletargados (debido a que su temperatura
corporal depende de la temperatura ambiente) y no serían competitivos.
El tamaño corporal: los poiquilotermos no pueden ser muy grandes pues les costaría
mucho calentarse y los homeotermos no pueden ser muy pequeños, pues les costaría
mucho mantener su temperatura corporal. En un organismo pequeño la relación área
/ volumen con respecto a un organismo grande será alta, es decir, en un organismo
más grande hay menor área por unidad de volumen. En un organismo pequeño hay
mayor superficie con el exterior por unidad de volumen por eso se pierde mucho
más calor por contacto con el aire. Entonces un homeotermo grande conservará
mejor el calor y no tendrá que tener una actividad metabólica tan acelerada. Esto se
traduce en que existe un tamaño mínimo crítico para poder ser homeotermo. Este
tamaño mínimo crítico viene a ser 5 g., que es lo que pesa aproximadamente una
musaraña que tiene una tasa metabólica altísima. A los poiquilotermos les conviene
tener mucha superficie expuesta al exterior por unidad de volumen, porque así
mantienen mejor su temperatura que los animales grandes, es decir, si los
poiquilotermos fuesen grandes tardarían mucho en calentarse.
Ej. una de las hipótesis que se han propuesto para explicar la desaparición de los
dinosaurios es que se ha estudiado que si los dinosaurios fuesen poiquilotermos tendrían
muchos problemas para calentarse y se piensa que el clima era muy estable y cambio
volviéndose inestable, por lo que los dinosaurios murieron.
Los homeotermos son los mamíferos y las aves y los poiquilotermos son los peces,
los reptiles, insectos y plantas.
Los poiquilotermos y los homeotermos adoptan estrategias diferentes para mantener
su temperatura corporal: algunos homeotermos se recubren de pelos o plumas que
abrigan mucho. También pueden recubrirse de capas de grasa que les permiten
regular su temperatura interna.
La principal estrategia de los poiquilotermos es la heliorregulación que consiste en
ponerse al sol cuando hace frío y a la sombra cuando hace calor.
4.2.8 Reglas térmicas
Son una serie de regularidades que se han descrito en algunos organismos:
Regla de Gloger: hace referencia a organismos poiquilotermos. Se ha observado que en
muchos insectos en los que la pigmentación es más oscura es porque son organismos
que viven en zonas más frías y así debido a la pigmentación oscura son capaces de
absorber más calor.
Regla de Bergman: Hace referencia a organismos homeotermos. Describe una
tendencia en grupos taxonómicos cercanos, y ésta es que los organismos aumentan su
tamaño a medida que avanzamos hacia zonas más frías. Un claro ejemplo es el del oso
pardo y el oso polar. El oso pardo es más pequeño en tamaño que el oso polar.
Regla de Allen: Dice que los apéndices (paras, orejas, extremidades) dentro de grupos
cercanos tienden a ser más alargados en ambientes más cálidos. Esto supone que a
través de esos apéndices pierden más calor.
27
Resumen:
Homeotermos Poiquilotermos
Temperatura constante Temperatura variable
Fuente de calor interna. Endotermo Fuente de calor externa. Ectotermo
Requieren más recursos Requieren menos recursos
Su temperatura corporal media es mayor Su temperatura corporal media es menor
Organismos grandes Organismos pequeños.
4.2.9 El balance hídrico de los organismos
El agua es una parte muy importante en el cuerpo de los organismos. En los
oligoquetos el agua supone hasta el 88 % de su cuerpo. En el hombre el agua supone un
64 % y en las plantas supone como media un 80 %, ya que en la madera hay un 30 % de
agua y en las hojas puede llegar a haber hasta un 70 %. En los coleópteros el agua
supone una fracción del 52 % de su cuerpo.
Los organismos intercambian agua con el medio externo. El agua siempre fluye a favor
de un gradiente hídrico, es decir, siempre va en sentido de un potencial hídrico más
alto a uno más bajo.
El potencial hídrico depende de varias cosas:
- Del contenido en agua
- De la concentración de solutos que haya en el agua. Si tenemos dos solutos
separados por una membrana que solo deja pasar agua, ésta se desplazará en el
sentido donde se igualen concentraciones para equilibrar el sistema.
No todos los organismos tienen igual capacidad para controlar la desecación, por
ejemplo hay ranas que pueden perder un 41 % de agua de su cuerpo y les pasa nada.
En los mamíferos se puede perder hasta un 31 % de agua en su masa corporal. En el
caso del hombre, más concretamente, las pérdidas que tolera son de un 25 %.
Dos conceptos:
1. Estenohídrico: Tolera pocas pérdidas de agua; es el caso del hombre.
2. Eurídrico: Tolera mayores pérdidas de agua; es el caso de la rana.
Vamos a ver el intercambio de agua según el medio en que nos encontremos. Los
primeros organismos de la Tierra fueron acuáticos y el medio que les rodeaba
lógicamente también era acuático. Entonces los organismos intercambiaban agua,
nutrientes, oxígeno... con el medio y para ello necesitaban una epidermis permeable. Sin
embargo a lo largo de la evolución, hubo organismos que abandonaron el medio
acuático, y entre ellos había organismos con una humedad elevada pero que al
abandonar el medio acuático se encontraban en medios donde la humedad relativa era
muy baja. Esto suponía un problema puesto que su membrana al ser permeable sufrían
grandes pérdidas de agua. Para evitar esas pérdidas y así evitar la desecación,
comenzaron a presentar una membrana impermeable. Fue así como evolucionaron. Pero
la impermeabilidad no puede ser absoluta porque los organismos necesitan que se
produzcan intercambios gaseosos y de sustancias con el exterior, por ello esa capa
impermeable está interrumpida por poros , a través de los cuales se realiza el
intercambio.
En el caso de las plantas las hojas están recubiertas por cutículas, las cuales son
impermeables, y están interrumpidas por estomas a través de los cuales se realiza el
intercambio gaseoso con el exterior.
28
Las vías de entrada del agua son fundamentalmente tres en los animales:
1. Absorción de agua a través de la piel: lo hacen los organismos acuáticos o que
viven en ambientes húmedos. Ej. peces y anfibios.
2. Por ingestión de alimentos: los alimentos contienen agua. Para algunos organismos
esta ingestión de agua es suficiente y no necesitan beber, en cambio otros además de
ingerir alimentos que contienen agua, necesitan beber.
3. El agua metabólica: la metabolización de algunas moléculas complejas producen
agua.. Esto es lo que ocurre en los camellos, que tienen en sus jorobas grasas que
cuando se ven en la necesidad las metabolizan y obtienen agua.
En el caso de las plantas:
1. Absorben agua a través de las raíces, aunque también pueden hacerlo a través de
los estomas.
Las pérdidas o vías de salida del agua son:
Animales:
1. Pierden agua a través de los poros de la piel (sudoración): los organismos con
una piel más permeable pierden más agua.
2. En la respiración: el aire que se devuelve en la respiración a la atmósfera tiene más
vapor de agua que el aire que cogemos al respirar.
3. En la excreción: los productos de desecho que son tóxicos para el organismo hay
que eliminarlos. Para reducir esa toxicidad se eliminan disueltos en agua.
Plantas: 1. Las pérdidas se producen por transpiración: es a través de los estomas. Cuando
abren los estomas pierden agua.
2. Transpiración cuticular: la superficie de la hoja está cubierta por la cutícula que es
impermeable. Cuando se rompe esta cutícula también se pierde agua. En las plantas
más viejas esa pérdida es mayor.
3. A través de las raíces: esto es si el suelo está más seco que las raíces, debido a que
las raíces no están impermeabilizadas.
4.2.10 Efectos fisiológicos de la deshidratación.
Para que una célula mantenga su funcionamiento tiene que mantener un
equilibrio osmótico de manera que si las células que forman parte de los organismos
pierden agua, la concentración de iones en su interior aumenta. Si aumenta mucho la
concentración de iones, se rompe el equilibrio osmótico y la célula deja de funcionar. Es
importante mantener ese equilibrio osmótico para evitar que se produzca la desecación.
4.2.11 Adaptaciones de los organismos al estrés hídrico.
Los mecanismos de los organismos para evitar la desecación, es decir para
mantener el equilibrio osmótico son tratar de reducir las pérdidas por cada una de las
vías que hemos visto:
Animales: - Recubrir su superficie por sustancias impermeables (pelos, plumas...)
- Recubrirse de sustancias como el mucus (lombriz de tierra). El mucus es
higroscópico, por lo cual siempre está húmedo porque retiene la humedad. La
lombriz está rodeada de mucus que mantiene un microclima húmedo y evita que el
organismo pierda agua.
- Reducir las pérdidas de agua asociadas a las pérdidas de gases: lo que se hace es
encerrar en una cavidad interna las mucosas que conforman los pulmones (ej.
pulmones del hombre). Lo mismo ocurre con el aparato digestivo. Las células que
29
recubren al tubo digestivo son permeables y por ello no están expuestas al exterior,
lo que minimiza las pérdidas de agua.
- Pérdidas por excreción: para minimizarlas lo que se hace es reabsorber el agua en
la parte final del tubo digestivo, y las sustancias que se excretan son más secas. Los
animales que viven en zonas desérticas tienen el asa de Henle (es por donde se
reabsorbe el agua) muy largo y por ello la orina que producen está más concentrada
que la sangre.
- Excretando productos que se pueden concentrar más: Un problema que tienen
los carnívoros es que su dieta es rica en nitrógeno y por lo tanto tienen un exceso de
nitrógeno que como es tóxico se deshacen de él. El nitrógeno se puede excretar de
diversas formas como por ejemplo en forma de amoniaco, NH3, que es poco
costoso pero es muy tóxico para el cuerpo por lo que siempre tiene que ir
acompañado por una gran cantidad de agua para diluirlo. Esto se lo permiten los
peces porque les sobra el agua. En los organismos
terrestres la excreción es en forma de urea, CO(NH2)2. Tiene la ventaja de que se
puede concentrar más y no necesita ir acompañada de tanta agua. Pero esta forma de
excreción tiene un coste metabólico porque se pierden carbonos. (los mamíferos).
Otra forma de excretar el nitrógeno es el ácido úrico, C5H4N4O3, que se puede
concentrar más pero es mayor su coste metabólico porque se pierde más carbono
aún.
- Otra forma de eliminar pérdidas tiene que ver con las pautas de comportamiento:
Cuando hay una temperatura alta (desiertos), los organismos se pueden poner a la
sombra, esconderse en agujeros, reducir su actividad, tener vida nocturna...
Plantas:
- Tienen un problema bastante serio con el agua y es que para absorber dióxido de
carbono de la atmósfera que lo necesitan para realizar la fotosíntesis, para que el
dióxido de carbono llegue a las células del parénquima que es allí donde se realiza
esta función, necesitan abrir los estomas y esto les hace perder agua ya que la
atmósfera tiene una concentración de agua inferior. Para evitar deshidratarse el
mecanismo inmediato es cerrar los estoma, pero solo tiene sentido a largo plazo. Por
lo cual una respuesta a largo plazo es cambiar el balance de inversión entre las
distintas partes de la planta. Una planta con mucha raíz y poca superficie foliar está
mejor adaptada a una zona con menos agua. Ej. retama: como mucho de alto tiene 2
m mientras que la raíz puede llegar a tener una profundidad de hasta 27 m. Otra
razón por lo que la retama está muy bien adaptada a ambientes secos es que pierde
pronto las hojas y las funciones fotosintéticas pasan a tenerla los tallos.
Ej. Prosopis: es un árbol con menos de 20 m de altura y raíces de hasta 40 m.
- Sustituir las hojas por espinas: Las espinas pierden mucha menos agua que las
hojas.
- Otra respuesta a nivel bioquímico es la respuesta metabólica: plantas C3 y C4.
La mayoría de nuestras plantas son C3, es decir en el ciclo de Calvin el dióxido de
carbono es captado por la rubisco la cual tiene tres carbonos. Por otro lado están las
plantas C4 y las CAM, en las que el dióxido de carbono antes de entrar en el ciclo de
Calvin es asimilado por otra enzima en otro compuesto que tiene cuatro carbonos,
luego es liberado y se introduce en el ciclo de Calvin. Estas plantas, las C4 y CAM
gracias a esta molécula intermedia son más eficaces porque son capaces de asimilar
mejor el CO2 atmosférico y entonces pierden menos agua porque no tienen que abrir
tanto los estomas como las plantas C3. Además en las CAM se produce un desfase
temporal, ya que abre los estomas por la noche que hace más frío y entonces no hay
tanta evaporación de agua.
-
30
Tema 5 El medio acuático
5.1 La distribución de las aguas en la Tierra
El agua que hay en la Tierra la podemos encontrar en forma líquida, sólida y
gaseosa.
La mayor fracción la encontramos en forma líquida y corresponde al agua de los
océanos. El resto del agua líquida es agua dulce y no llega a ser ni un 1 %, mientras que
el agua oceánica comprende un 97 %.
La fracción sólida la componen los glaciares y los casquetes polares y
comprende el 2,5 %.
La fracción gaseosa está formada por el vapor de agua y comprende un 0,001 % del
agua total del planeta.
También los seres vivos suponen un reservorio de agua, la fracción es un 0,00005 %.
Podemos considerar que cada una de estas fracciones es un reservorio de agua, es decir
el agua se almacena temporalmente y en ellos hay una renovación del agua (el agua
entra y sale). El agua entra bien por precipitación o por flujos, ya sean subterráneos o
aéreos y sale por evaporación a la atmósfera o también por flujos superficiales o
subterráneos.
Nota: Tasa de renovación de agua: periodo de tiempo necesario para renovar la totalidad del
agua de un sistema o reservorio. En el caso del océano la tasa de renovación son 3100
años.
+5.2 El ciclo del agua
El agua fluye a través de los reservorios y da lugar al ciclo del agua que
podemos considerar como inicio el agua de las precipitaciones (el agua de la atmósfera
se condensa y cae). Esa agua puede caer directamente al suelo y llenar los poros por un
proceso de infiltración o puede caer en cualquier otra superficie (edificios, vegetación...)
Esta agua es el agua interceptada y puede ir hacia el suelo escurriéndose o evaporarse
hacia la atmósfera.
Como ya hemos dicho antes, del agua que llega al suelo parte se infiltra, pero si
sigue lloviendo, el agua excedente avanza mediante escorrentía superficial. También
parte del agua que se infiltra puede ir por escorrentía hacia el mar y se llama
escorrentía subterránea.
El descenso del agua hacia capas más profundas del suelo se llama percolización. Esto
ocurre hasta que el agua llega a una capa impermeable, entonces se acumula formando
acuíferos. Todo esta agua vuelve a la atmósfera de una manera u otra: el agua superficial
vuelve mediante la evaporación, el agua infiltrada es absorbida por las raíces y después
mediante la transpiración vuelve a la atmósfera, los acuíferos los explota el hombre bien
para riego o servicio doméstico y entonces el agua sale a la superficie, y de esta manera
se cierra el ciclo.
5.3 Condiciones fisico-químicas en los medios acuáticos.
- Luz:
De la luz que llega a una capa de agua una parte es reflejada y otra es transmitida por
la columna de agua hacia abajo. Sin embargo el agua modifica tanto la calidad como
la cantidad de radiación que pasa por ella. En cuanto a la cantidad de radiación que
se absorbe en los 10 primeros metros del agua es hasta del 50 %. Se absorbe la
mayor parte de la radiación en estos primeros metros.
31
También modifica la composición del espectro electromagnético (calidad) porque las
primeras capas absorben casi toda la radiación ultravioleta y la infrarroja. La
radiación visible se absorbe de la siguiente manera:
El que 1° se absorbe es el rojo, el 2° es el anaranjado, el 3° el amarillo, el 4° es el
verde y el azul es la radiación que llega más abajo.
Ej. En un arrecife de coral que se encuentre en zonas más profundas hay un
predominio de tonos azules.
Esta modificación de la calidad de luz influye mucho en los organismos
fotosintéticos.
Ej. Las algas verdes necesitan tanto la radiación azul como la roja para realizar la
fotosíntesis. Con el azul no hay problema, pero como el rojo desaparece muy pronto
según aumentamos la profundidad, las algas verdes tienen que vivir en zonas poco
profundas. Más abajo podemos encontrar las algas rojas y las pardas. En el fondo
solo están las rojas también llamadas cianobacterias.
- Temperatura: El agua actúa como regulador térmico porque se enfría y se calienta más despacio
que el aire y la Tierra. Esto se debe a que tiene un calor específico muy alto. El calor
específico es la cantidad de calor que tiene que absorber un gramo de una sustancia
para aumentar en un grado su temperatura.
El calor específico del agua es 1 caloría.
Esto hace que las condiciones sean más suaves en el medio acuático que en el medio
terrestre.
Ej. Las temperaturas entre invierno y verano en las capas más superficiales del mar
se diferencian en 7-9 °C. En las capas más profundas esta diferencia es aún menor.
Como la fuente de calor del agua es la radiación solar a medida que profundizamos
disminuye la temperatura y esta da lugar a la zonación vertical de los mares
dependiendo de la temperatura.
En la capa superficial en una zona de latitud media, durante el verano la temperatura
es elevada y a medida que aumenta la profundidad se produce de repente un
enfriamiento de la temperatura. A esta zona se le denomina termoclima.
Capa cálida
Profundidad Termoclima
Capa fría
Temperatura
Cuando el agua se calienta las moléculas se mueven rápidamente y tienden a
separarse unas de otras por lo que aumenta el volumen y por eso disminuye su
densidad. La relación que existe entre la temperatura y la densidad se puede
esquematizar mediante el siguiente gráfico:
Densidad
4 °C Temperatura
La densidad máxima del agua pura se encuentra a los 4 °C. A partir de ahí si la
temperatura aumenta la densidad disminuye, en cambio si la temperatura disminuye
por debajo de los 4° la densidad también disminuye.
Nota: el punto de densidad máxima está un poco desplazado en el agua del mar.
32
- Salinidad:
En el mar hay muchas sales disueltas en forma de aniones y cationes. La salinidad
media del mar oscila entre el 34 – 36 %. Esto es como media, porque en las zonas
tropicales hay una mayor evaporación por lo tanto hay una mayor concentración de
sales y en mares cerrados también ocurre esto (mayor evaporación y por lo tanto
mayor concentración de sales).
Ej. Mar Báltico: es una excepción porque aunque es un mar cerrado, la evaporación
no es alta ya que como está en una latitud alta hace frío y no se evapora mucho agua.
Además recibe gran cantidad de agua dulce de los ríos y en consecuencia la salinidad
es muy baja (7 %).
Ej. Mar Rojo: es el otro extremo en el cual la evaporación es alta y las
precipitaciones son bajas, de manera que la salinidad aquí alcanza el 40 %.
La mayor parte de las sales que encontramos en el mar tienen origen terrestre.
Los ríos van disolviendo las rocas y transportan sus sales al mar y allí las depositan,
y por eso los mares recientes son menos salados que los antiguos. Sin embargo hay
iones que son abundantes en el mar y escasos en la Tierra, es el caso del cloro que se
supone que proviene de las dorsales oceánicas y de las erupciones volcánicas.
Nota: el catión más abundante es el potasio y el anión más abundante es el sulfato.
- Oxígeno: El agua contiene O2 disuelto, sin embargo la solubilidad del O2 en el agua es más
bien baja por eso la disponibilidad de oxígeno en el agua puede suponer un problema
para los organismos acuáticos pues es un factor limitante (supone un problema)
La solubilidad del O2 en el agua depende de varios factores:
1. Temperatura: cuando la temperatura es baja la solubilidad del O2 es alta, es decir
hay una relación inversa, por eso las aguas frías tienen más oxígeno que las
cálidas.
2. Salinidad: cuanto mayor es la salinidad menor es la solubilidad del oxígeno en el
agua, por lo tanto las aguas saladas tienen menos oxígeno que las dulces.
3. Presión: A mayor presión mayor solubilidad del O2 en el agua, es decir existe una
relación directa.
Las fuentes de oxígeno en el agua son:
a. La atmósfera: el oxígeno de la atmósfera se disuelve en el agua al entrar en
contacto con ella, sobre todo en agua en movimiento, ya que aumenta el contacto.
Esto quiere decir que en un perfil de profundidades habrá más oxígeno en la
superficie y cuanto más abajo vayamos habrá menos oxígeno aunque la
solubilidad sea mayor.
b. La fotosíntesis: en el agua viven organismos fotosintéticos (algas que captan
CO2 y desprenden O2). Como la capa superficial es la que contiene mayor
cantidad de radiación también contiene más organismos y por lo tanto se sigue
cumpliendo el gradiente altitudinal (más arriba, más O2). Además a lo largo de
toda la columna de agua pueden vivir organismos heterótrofos que consumen O2.
Por lo tanto las entradas son por la superficie y las salidas son por toda la
columna. Estos desequilibrios se compensan por los movimientos de mezclas de
agua.
- El complejo carbónico-carbonato y la regulación del pH.
En el agua también hay CO2, pero a diferencia del O2 el CO2 si reacciona con el
agua, es decir no solo se disuelve como ocurre con el oxígeno, sino que las
reacciones que da el CO2 con el agua son:
CO2 + H2O H2CO3 HCO3- CO3
2-
33
+ +
H+ H
+
Esta reacción está en equilibrio.
Estos protones (H+) son muy importantes porque determinan el pH del agua.
Todas estas reacciones en equilibrio se pueden desplazar en un sentido u otro
dependiendo del pH.
Ej. Vertido de un ácido: todas las reacciones se desplazan hacia la izquierda para
evitar que haya tantos H+ y para formar CO2.
Ej. Si hay un déficit de H+ la reacción se desplaza hacia la derecha y aumenta la forma
carbonato.
Un agua que contenga mucho carbono es capaz de tamponar y hace que el pH se
mantenga constante ya que estas reacciones son capaces de amortiguar los H+ tanto si
hay déficit como si sobran.
Pero la única fuente de carbono no es el CO2 atmosférico sino que también está el
carbonato cálcico que es disuelto por los ríos. Estas aguas que contienen mucho
carbonato cálcico están fuertemente tamponadas y por ello su pH varía poco (esto es
una ventaja).
Si las aguas tienen pH bajos la reacción se desplaza hacia la izquierda y por eso
el CO2 está en la forma de CO2 y H2CO3, mientras que si el pH es alto la reacción se
desplaza hacia la derecha y tenemos sobre todo CO32-
. (transparencia 3)
5.4 Los océanos
Estructura En los océanos se pueden hacer dos zonaciones:
1. En horizontal: distinguimos primero una zona litoral o intermareal (es la que
queda entre la marea alta y baja). La siguiente zona es la zona nerítica, siempre está
cubierta de agua, tiene una profundidad de 200 m. Y está encima de la plataforma
continental. Más allá de la plataforma continental la profundidad aumenta mucho y
entonces entramos en la zona oceánica.
2. En vertical: la primera zona es la zona Epipelágica, tiene una profundidad de 200
m. y es la más iluminada por eso es donde encontramos la mayor parte de los
organismos fotosintéticos. En esta zona podemos encontrar gradientes bastante
fuertes tanto de luz, como de temperatura, como de salinidad. Por debajo de esta
zona estos factores permanecen constantes. La siguiente zona es la zona
Mesopelágica que va desde los 200 m. hasta los 1000 m. Las variaciones de
temperatura y radiación son más suaves pero también más desfavorables, ya que la
luz es escasa y la temperatura más baja. Ej. A 600 m. la intensidad de luz
corresponde a la de una noche sin luna. En esta zona solo hay bacterias
fotosintéticas. La 3ª zona es
la zona Batipelágica, en la que prácticamente no hay luz y la única luz que hay es
emitida por los organismos bioluminiscentes. La presión es grande debido al peso de
agua que hay encima. Va desde los 1000 m. hasta los 4000 m. La última zona es la
zona Abisal en la cual las condiciones de presión y oscuridad son más intensas. Su
profundidad es mayor a los 4000 m.
Los dos tipos de hábitats que podemos distinguir en los océanos (en cualquier medio
acuático) son:
1. Hábitats bénticos: están en el fondo y lo ocupan todos los organismos que están
arraigados al sustrato.
2. Hábitats pelágicos: lo ocupan todos los organismos que viven nadando o flotando
en el agua.
34
Movimientos de las aguas En el océano hay:
- Movimientos horizontales: (corrientes) cuyo origen principal es el viento, ya que el
viento de superficie mueve las aguas superficiales provocando corrientes marinas
cuya dirección es similar a la de los vientos que actúan. Estas corrientes de agua lo
que hacen es redistribuir el calor en el planeta. Ej. Nosotros estamos afectados por
las corrientes del Golfo que trae aguas cálidas porque viene de latitudes más bajas.
Por el contrario, la costa Este de los EE.UU tiene un clima bastante más frío que el
de la costa Oeste de Europa, a pesar de estar en la misma latitud, debido a que las
corrientes que llegan a EE.UU proceden del polo Norte y por eso trae aguas más
frías. También se producen corrientes por otras fuerzas que mueven el
agua del mar, como por ejemplo la temperatura y la densidad. El agua del
Mediterráneo es más salina, y por lo tanto más densa que el agua del Atlántico.
Como consecuencia de esto, en el estrecho se produce corrientes para igualar las
concentraciones de sal.
- Movimientos verticales: es interesante hablar desde un punto de vista ecológico de
los afloramientos, que es la ascensión de aguas profundas a la superficie. Cuando
llega una masa de agua y choca contra la placa continental la masa de agua tiende a
ascender y esto hace que muchos nutrientes del fondo suban con el agua hacia las
capas más superficiales, y por esto, en estas zonas hay gran cantidad de peces.
La vida en los océanos Podemos distinguir distintos tipos de comunidades:
1. Fitoplacton: Son organismos fotosintéticos que son arrastrados por la corriente.
2. Zooplacton: Son organismos heterótrofos arrastrados por la corriente. Se alimentan
de fitoplacton.
3. Necton: incluye a todos los animales que son capaces de moverse (por voluntad
propia) por la columna de agua. Son los peces, cetáceos...
4. Bentos: Son los organismos que viven anclados al sustrato como los corales, las
algas...
Impactos del hombre sobre el océano. El impacto del hombre sobre los océanos no ha sido tan grande como el impacto
sobre los ecosistemas terrestres. Quizá haya sido porque el mar como es más grande
diluye mejor las basuras del hombre. Pero ya desde hace unos años se está poniendo en
alerta la conservación de estos ecosistemas marinos. Alguno de estos impactos son: la
pesca indiscriminada, la explotación de Krill que es el alimento de las ballenas y una
fuente de proteínas muy importante, la cantidad de vertidos como aguas fecales hasta
vertidos químicos y radiactivos, los vertidos de petróleo cada vez que encalla un
petrolero...
5.5 Las corrientes de agua dulce
Las corrientes de agua dulce incluyen los ríos y también los arroyos. Se lleva
estudiando recientemente la ecología de los ríos.
La principal característica de los ríos es su dinamismo, porque hay un flujo constante
de materia y esto define a los organismos que allí se encuentran.
Estructura Dentro de los ríos según la velocidad de la corriente distinguimos dos tipos de sistemas:
Sistemas lóticos: Son sistemas con corrientes de elevada velocidad. Predomina el
transporte sobre la sedimentación. Suelen ser aguas poco profundas y muy
oxigenadas, porque debido a la velocidad del transporte el agua va saltando y esto
35
produce la oxigenación. Predomina en zonas altas de los ríos, es decir en la
cabecera.
Sistemas lénticos: son corrientes con poca velocidad, suelen ser aguas más
profundas, menos oxigenadas y más calientes. Predominan en zonas medias o bajas
de los ríos.
Según la distancia al nacimiento distinguimos:
Zonas de cabecera: es la zona de mayor pendiente, de mayor velocidad, más
estrecha y la que menos agua lleva. Desde el punto de vista ecológico hay una
característica que define muy bien estas zonas y esta es que como los sistemas
lóticos son más abundantes en zonas de cabecera y en estos sistemas predomina el
transporte decimos que en las zonas de cabecera aumenta el transporte.
Tramos medios
Tramos bajos: las zonas de cabecera exportan materia orgánica a los tramos bajos.
El transporte es menor y lo que predomina es la sedimentación.
La vida en las corrientes de agua dulce Los ríos jóvenes exportan materia orgánica y los ríos viejos la importan.
En cuanto a los organismos que viven en los ríos podemos distinguirlos según su nivel
trófico:
productores
consumidores
descomponedores
Según la zona del río abundan más unos que otros por lo que podemos decir que
- En las zonas de cabecera la vegetación de ribera es la principal fuente de materia e
los ríos. También puede haber algas y plantas acuáticas (productores). . A medida
que descendemos, la importancia de la vegetación de ribera disminuye y aumenta la
importancia de las algas y plantas acuáticas. También tiene mucha importancia
como productor primario lo que llamamos perifitón (son un conjunto de algas y
musgos que están pegadas a las rocas). Tiene mayor importancia en los tramos altos.
Las especies de descomponedores que hay en cabecera son diferentes de los que
hay en las zonas bajas. Entre los consumidores que habitan en estas zonas son
aquellos peces que necesitan aguas limpias y oxigenadas como la trucha.
- En los tramos medios los productores son las algas y las plantas acuáticas al igual
que en los tramos bajos. El que ahora predominen estos productores se debe a que la
vegetación de ribera muchas veces puede sombrear todo el cauce en los tramos
estrechos que suelen ser los de cabecera y entonces las algas y plantas no tienen
suficiente luz para vivir. En cambio en los tramos medios la vegetación de ribera no
hace sombra a todo el cauce y en el río pueden vivir algas y plantas. Además en los
tramos altos la velocidad del agua se llevaría por delante a las algas y las plantas
acuáticas.
- En los tramos bajos también hay una fuente de materia orgánica que son las
partículas que arrastra la corriente, como pueden ser las comunidades de fitoplacton
(productores) y asociadas a ellas las comunidades de zooplacton. En cuanto a los
peces (consumidores) de los tramos bajos tienen que ser peces adaptados a aguas
poco oxigenadas y con temperaturas altas (características de los sistemas lénticos).
Ej. Carpa y Barbo.
5.6 Los lagos
La circulación de las aguas de los lagos Los lagos vienen a ser como mares en miniatura que tienen una salinidad muy
variada, desde lagos con elevada salinidad a lagos con agua dulce.
36
La vida que hay en un lago está afectada por dos factores:
- La distribución de oxígeno
- La distribución de nutrientes La distribución de estos recursos marca una zonación en profundidad. Si el agua no
se moviese, el oxígeno predominaría en las zonas superficiales del lago y los nutrientes
estarían depositados en el fondo (porque la materia orgánica va cayendo).
Para que un lago funcione correctamente debe haber un movimiento de agua y el
principal motor que hace que el agua se mezcle es el viento, sin embargo hay unas
fuerzas que evitan que el agua se mezcle como es la densidad. Si las diferencias de
densidad en el lago son muy grandes hacen que el viento sea incapaz de mezclar el agua
porque no es capaz de desplazar las masas de agua.
Estas diferencias de densidad se deben a la temperatura:
En verano el agua superior se calienta y por lo tanto es menos densa, mientras
que el agua del fondo estaría más fría. La zona de agua más caliente (superficie) se
llama epilimnion y la más profunda y fría se llama hipolimnion. Entre las dos capas
hay una zona de transición donde se produce un gradiente de temperatura. Esta zona es
la termoclima.
Cuando se produce esta zonación (en verano) se dice que el lago está estratificado ya
que las tres capas no se mezclan entre sí debido a las densidades (el viento no puede
mezclarlas). Por ello si esta situación persiste se produce una situación desigual en la
cual habrá más oxígeno en la superficie y pocos nutrientes y en el fondo ocurrirá lo
contrario.
Cuando llega el otoño la superficie se enfría y la temperatura será parecida a la
del fondo, por ello toda la masa de agua tendrá la misma densidad y ya no habrá
estratificación por lo que el viento podrá mezclar el agua.
En el invierno se congela la capa superficial y esto evita que el viento mezcle el agua
que hay debajo. En primavera la situación es igual que la de otoño.
Este modelo de lago es lo que llamamos lago dimíctico. Se llama así porque a lo largo
del año hay dos estaciones en las que se mezcla el agua. Esto ocurre en zonas
templadas-frías.
En una zona tropical nunca se producirá una mezcla del agua en todo el año.
Serían lagos estratificados llamados lagos oligomícticos.
En una zona fría (de latitudes altas) solo se mezcla el agua una vez al año y el resto del
año la capa superficial está helada. Estos son lagos monomícticos.
La vida en los lagos También podemos distinguir dos tipos de lagos según su concentración de materia
orgánica:
- Lagos entróficos: tienen una alta concentración de materia orgánica. Esta situación
se puede producir en lagos oligomícticos porque como apenas llega el oxígeno al
fondo, no existen casi descomponedores que puedan descomponer la materia
orgánica. Tienen el agua turbia.
- Lagos oligotróficos: Hay poca materia orgánica y la que hay se decompone
rápidamente.
5.7 Adaptaciones de los organismos al medio acuático
Mantenimiento del equilibrio osmótico El equilibrio osmótico tiene que ver con la capacidad de los organismos de
mantener su equilibrio de la concentración de sales.
Según la concentración de sales los organismos acuáticos se distinguen en tres tipos:
37
1. Son isosmóticos cuando los organismos en su interior tienen la misma
concentración de sales que el medio que los rodea. Hay un equilibrio de
concentraciones y agua por lo que mantener su equilibrio osmótico es muy fácil.
2. Son hiperosmóticos cuando los organismos tienen más concentración de sales que
el medio que los rodea. Estos organismos tienden a perder sales y tiende a entrar
agua a su cuerpo desde el exterior.
3. Son hipomóticos cuando los organismos tienen menor concentración salina que el
medio que los rodea. Tienden a perder agua y a ganar sales del medio externo.
En los casos de organismos hiperosmóticos e hiposmóticos, los organismos tienen
métodos para mantener un equilibrio osmótico.
Osmorregulación en organismos marinos Los organismos que viven en el mar pueden desarrollar distintas estrategias:
a. Los invertebrados marinos suelen ser isosmóticos y así no tienen gasto de energía
para regular su equilibrio.
b. Los peces óseos son hiposmóticos. Tienen una concentración salina más baja que la
del medio por lo que tienden a perder agua y a ganar sales. Para mantener su
equilibrio osmótico, la pérdida de agua la compensan bebiéndola, pero esta agua que
beben esta cargada de sales de las cuales se tienen que deshacer. El Cl- y el Na
+ se
eliminan a través de unas glándulas situadas en las agallas y la excretan al exterior.
El sulfato y el Mn2+ se eliminan con la orina que es muy concentrada porque tiene
muchas sales.
c. Los peces cartilaginosos lo que consiguen es tener una concentración salina en su
sangre bastante elevada, incluso más elevada que la concentración externa. Esto lo
consiguen concentrando en la sangre moléculas orgánicas, principalmente urea
haciendo así aumentar su concentración de sales en la sangre y con esto se evita la
tendencia que tienen los otros peces a perder agua. Estos cartilaginosos son
ligeramente hiperosmóticos, por lo cual tienden a ganar agua que eliminan con la
orina. Pero esa agua entra con sales, el Cl- y Na
+ que se eliminan a través de la orina
porque hay una glándula que concentra las sales y se eliminan con la orina. Esta
glándula está cerca de los riñones.
Osmorregulación en organismos dulceacuícolas. Los peces de agua dulce son hiperosmóticos por lo que el agua tiende a entrar y
las sales a perderse hacia el exterior. El agua que entra se elimina en forma de orina (es
una orina muy diluida). La pérdida de sales la resuelven gracias a unas glándulas que
tienen en las agallas y que absorben sales del exterior de forma activa (esto significa que
provoca un gasto de energía). Estas sales son Cl- y Na
+. El resto de las sales que
necesitan las ingieren mediante la alimentación.
La respiración en el agua Los organismos que viven en el agua tienen un problema que no tienen los
terrestres y es la obtención de O2 porque la concentración de O2 en el agua es 25 veces
menor que en el aire. Esto supone que el metabolismo de los peces sea más lento, es
decir son menos activos que los animales terrestres.
Existen dos tipos de estrategias para captar O2:
- Los que captan O2 del aire: la forma más sencilla es por difusión a través de la
piel. Este es el mecanismo que utilizaban los organismos primitivos. Esto solo es
eficaz para organismos muy pequeños (menos de 1cm). Los organismos más
grandes utilizan otros mecanismos como las branquias, que son unos órganos
capaces de captar O2 y están formados por unos epitelios permeables muy
irrigados. A través de esas branquias fluye el agua y la sangre en direcciones
38
opuestas. Hay varios mecanismos para que
ese flujo de agua se renueve constantemente:
Algunos peces mientras nadan, de forma activa
- Los que captan O2 del agua: como por ejemplo las ballenas que salen a respirar al
exterior. También lo hacen algunos peces que viven en zonas que se pueden secar,
en zonas poco profundas.
Otros lo que hacen es que en vez de conectar ese sifón con el exterior lo que hacen es
conectarlo a plantas que por su interior están huecas y circula el aire
Tema 6: “El medio terrestre”
6.1 La temperatura y la humedad en el medio terrestre.
En general el medio terrestre en comparación con el medio acuático es más
inestable en cuanto a condiciones físicas, por ejemplo la temperatura varía más en la tierra
que en el agua.
También las diferencias de temperatura entre distintas regiones son más acentuadas en el
medio terrestre que en el medio acuático.
Un problema adicional de los organismos terrestres es la regulación hídrica, ya que
hay una tendencia a que los organismos pierdan agua. Esto quiere decir que los organismos
terrestres tienen que hacer un gasto mayor para mantener constante su medio interno
(humedad y temperatura).
6.2 El suelo
Las plantas que son los productores primarios necesitan una serie de recursos, agua,
CO2 y nutrientes que toman del suelo.
- Concepto de suelo: El suelo se ha definido de diversas maneras. Una es el suelo es el producto de la alteración
de la litosfera. La litosfera es la parte sólida del planeta y está en contacto con la
atmósfera y los organismos que están en la Tierra.
La interacción entre la atmósfera, la litosfera y los organismos vivos forma una capa
llamada suelo. El suelo se abastece de materia que le viene de arriba y de abajo (la roca se
altera y libera componentes inorgánicos por arriba, pero además tenemos vegetación que
libera materia orgánica).
La materia orgánica que viene de abajo y la que viene de arriba se mezcla y forma el suelo.
- Componentes del suelo: En el suelo hay dos grandes grupos componentes:
Compuestos vivos: se encargan de descomponer la materia orgánica.
- hongos
- bacterias
- invertebrados
Compuestos no vivos: - materia orgánica
- materia mineral
- agua
- aire
39
- La formación del suelo: La formación del suelo incluye diferentes procesos:
1. Alteración de la roca madre: la cual se va descomponiendo y liberando partículas
hacia arriba. Esta alteración puede ser física (fragmentación) o química. La alteración
física (fragmentación) ocurre debido a la acción del agua cuando se congela y se
descongela. También se debe a los cambios bruscos de temperatura que hacen que la
roca se dilate o contraiga y al final acabe rompiéndose. También las raíces de las
plantas se cuelan en los intersticios y fragmentan la roca. La alteración química se
produce por alteración entre los componentes de la roca y el medio, por ejemplo sería
la oxidación, la disolución...
2. Descomposición de la materia orgánica: Este proceso viene por arriba. La materia
orgánica está formada por moléculas muy complejas que no le sirven para nada a la
planta. Esta materia orgánica va siendo degradada en distintas etapas:
a. Fragmentación: lo producen muchos invertebrados del suelo y lo que hacen es
aumenta la superficie de ataque.
b. Humificación: muchos invertebrados viven en el suelo y lo que hacen es ingerir la
materia orgánica y en su tubo digestivo las moléculas grandes se rompen en otras
más pequeñas que salen al exterior con las heces y se quedan en el suelo. Esa
materia orgánica a medio descomponer es el humus. Las moléculas de humus son
demasiado grandes para que las plantas puedan absorberlas.
c. Mineralización: las moléculas a medio descomponer son transformadas en
moléculas sencillas como nitratos, nitritos, sulfatos o iones como Na+, K
+... Todas
estas moléculas sencillas son nutrientes que ya si pueden ser absorbidos por las
plantas. Para que las plantas puedan absorber los nutrientes tienen que darse todos
estos pasos. Los encargados de la mineralización son los hongos (predominan en
suelos ácidos) y las bacterias (predominan en suelos básicos).
Una consecuencia de los dos procesos de formación del suelo es que el suelo se
estructura en horizontes. Los horizontes superiores son más ricos en materia orgánica y los
inferiores son más ricos en materia mineral. De todas formas existe un flujo de materia de
arriba abajo. Cuando se produce evaporación la materia se arrastra hacia arriba y cuando
llueve la materia se arrastra hacia abajo.
- La nutrición de las plantas: Las plantas no pueden absorber moléculas grandes, sino que éstas previamente deben sufrir
un proceso de mineralización (lo realizan los hongos y bacterias) para transformarse en
moléculas más pequeñas y sencillas.
Cuando los procesos de descomposición y mineralización son muy lentos la materia
orgánica se va acumulando y no se mineraliza. Los suelos son muy pobres y tienen un
aspecto denso.
Las moléculas que necesitan las plantas las podemos encontrar en:
Reservorios de nutrientes: contienen moléculas grandes, complejas, y no pueden ser
absorbidos por las plantas. Los encontramos en la roca madre y la materia orgánica.
Nutrientes utilizables: los pueden absorber directamente las raíces. Los encontramos
en dos compartimentos:
1. Disueltos en el suelo
2. Absorbido por las partículas del suelo.
El suelo está formado por unas partículas que tienen unas cargas expuestas al
exterior. Gracias a estas cargas los nutrientes en lugar de quedar sueltos quedan adheridos
a las partículas. Esta retención de los nutrientes es muy importante porque se consigue que
los iones queden en el suelo por más tiempo, porque los que están sueltos el agua los puede
arrastrar. En cambio, los iones retenidos se quedan ahí y las plantas los pueden absorber.
La adsorción de los iones por las plantas puede ser:
40
Directamente: son los que están libres.
Indirectamente: Son adsorbidos por intercambio iónico. Imaginemos una raíz que es
capaz de soltar al medio unos ácidos y por lo tanto libera protones. Estos protones van
a sustituir a los cationes que están retenidos por las partículas coloidales. Entonces
cuando el catión quede libre, la raíz podrá adsorberlo. Sustituyen el Ca2+
por H+, y el
Ca2+
va para la planta.
El pH modifica la disponibilidad de nutrientes para las plantas ya que el pH afecta a
la solubilidad de estos nutrientes y lo hace de la siguiente forma (fig. 2.18):
- Cuando el pH disminuye la solubilidad de algunos nutrientes (como Fe, Mn, Al)
aumenta y quedan cationes de esos elementos disueltos en el suelo. Estos cationes en
gran cantidad son tóxicos para las plantas. En el extremo opuesto, los iones quedan
insolubilizados en moléculas más complejas y no podrán ser adsorbidos, por eso las
plantas que viven en lugares con pH´s bajos tienen deficiencia de Fe.
- Cuando hay un exceso de sales disueltas en el suelo, esto resulta perjudicial para las
plantas porque dificulta la absorción de agua de las plantas y mueren por desecación.
Una vez dentro de la planta esas sales pueden romper el equilibrio osmótico de las
células por lo que también es perjudicial por esto.
- Adaptaciones de las plantas a suelos pobres: Pueden ser diversas:
- Cuando los suelos son ricos en nutrientes las plantas los absorben de forma pasiva,
simplemente por difusión debido a las distintas concentraciones entre el suelo y la
planta (a favor de gradiente de concentración).
- Cuando este gradiente no existe y las concentración de nutrientes del suelo es menor
que la concentración de la planta, hay platas que son capaces de absorber esos
nutrientes en contra del gradiente de concentración. Esto es un transporte activo y
conlleva un gasto de energía (es un mecanismo de las plantas en suelos pobres).
Una misma especie en un suelo rico en sustrato y en un suelo pobre tendrá distinta
morfología. A medida que aumente el n° de nutrientes, disminuye la raíz, aumenta la
proporción de hojas y aumenta el tamaño.
En los suelos pobres aumenta la raíz, disminuye la proporción de hojas y
también el tamaño de la planta.
Pobre Rico
Nota: La arquitectura de las plantas que viven en suelos pobres y las que viven en suelos
áridos es la misma.
Para sobrevivir en suelos pobres también se pueden establecer relaciones simbiontes
con bacterias y hongos, que son organismos que se encargan de mineralizar la materia
orgánica, es decir, liberan moléculas sencillas (nutrientes) que pueden absorber las
plantas. Si los hongos están en las raíces de la planta los nutrientes que obtenga serán
para la planta. A cambio el hongo recibe materia orgánica. Estas relaciones se llaman
micorrizas que son los lugares donde está alojado el hongo.
Otra relación simbióntica se produce con las bacterias capaces de fijar el N atmosférico.
Las bacterias son del género Rizobium y se encuentran en las leguminosas, que están
bien adaptadas a los suelos pobres, por eso las leguminosas se desarrollan mejor que
otras plantas en suelos pobres y además ese N que fijan acaba incorporándose al suelo y
enriqueciéndolo.
Alargar el periodo en el que las hojas están en la planta, es decir, aumentar la
longevidad de las hojas. Para desarrollar las hojas son necesarios muchos nutrientes por
41
lo cual si la hoja está más tiempo la planta sacará más beneficio de los nutrientes
invertidos. El beneficio que obtienen es la realización de la fotosíntesis (asimilas CO2
para la fotosíntesis y obtener la energía del sol) por lo que las plantas que viven en
suelos pobres suelen ser perennifolias. Esto también pasa con las plantas que viven en
ambientes secos.
6.3 El relieve condiciona la propiedad del medio terrestre.
El relieve por una parte condiciona el microclima, por ejemplo en una montaña la
parte orientada al norte tiene mayor humedad y menor temperatura que la parte orientada al
sur, mientras que en una zona llana no se generan esas diferencias (es homogénea).
El relieve también genera cambios a lo largo de un gradiente altitudinal. Al subir, la
temperatura será más baja y la precipitación mayor.
El relieve también influye en la distribución de nutrientes. A lo largo de una ladera
se produce un transporte. Cuando llueve el agua que cae arriba se va hacia abajo y va
arrastrando nutrientes de manera que la zona de la cumbre sería una zona de exportación,
la ladera sería una zona de transporte y el valle sería una zona de sedimentación y con una
mayor fertilidad ya que hay un acúmulo de nutrientes.
Los botánicos en relación con el relieve hablan del efecto cañón: los cañones son
valles encajados con las paredes verticales. En ellos hay un microclima porque esta zona
está protegida de factores como el viento, además la evaporación es menor que en el
exterior porque no está expuesto al aire y por lo tanto aumenta la humedad.
La consecuencia es que en los cañones hay mucha riqueza florística y aparecen especies
que no encontramos fuera del cañón. Se pueden dar endemismos.
6.4 El fuego
Es un factor ambiental que tiene bastante relevancia en el entorno terrestre.
Tendemos a asociarlo con el hombre, pero también son de origen natural. En los
ecosistemas mediterráneos los fuegos son importantes, debido a que la época más cálida es
también la más seca y esto favorece que se produzcan fuegos. Además las plantas de estos
ecosistemas tienen una hojarasca y una madera muy inflamable porque son plantas ricas en
aceites esenciales y resinas.
La mano del hombre también ha favorecido los fuegos porque lo ha utilizado para
obtener pastos o tierras de cultivo.
- El papel del fuego en los ecosistemas El fuego tiene su propio papel en los ecosistemas y a veces evitar que haya fuegos tiene
consecuencias negativas:
Es un agente mineralizador de la materia orgánica. Mineraliza mucho más rápido
que cualquier otro organismo. Cuando quemamos, las cenizas que quedan son
nutrientes para las plantas. Pero este abono (cenizas) se pierden con mucha facilidad
porque se las puede llevar el viento o el agua, por lo que se dice que también producen
pérdidas de nutrientes (esto es un problema).
Abre claros en el paisaje: en un ambiente en el que todas las plantas son altas,
compiten por la luz. Si en esa zona se forma un fuego y se abre un claro, en ese claro
pueden germinar especies que antes no podrían vivir, por lo que se dice que diversifica
el paisaje vegetal y por lo tanto también diversifica la fauna asociada a la vegetación.
Nota: en los ecosistemas mediterráneos los fuegos naturales han sido los que han
mantenido la estructura de claros y bosques.
- Adaptaciones de las plantas al fuego Las plantas que viven en ecosistemas mediterráneos están acostumbradas al fuego y
por lo tanto tienen adaptaciones al fuego:
42
Tolerarlo: desarrollan estructuras que protegen a la planta del fuego (ej. caucho del
alcornoque)
Rebrote: (en los Quercus sobre todo) aunque se queme la parte aérea, la raíz es capaz
de rebrotar y producir una nueva planta. Citisus, Genistas, Erikas y Quercus son
capaces de rebrotar. Si nos vamos al centro de Europa encontraríamos que estas plantas
tienen menor capacidad de rebrote.
- Consecuencias del control de incendios
Los pequeños incendios lo que hacen es eliminar combustible y si lo controlamos lo que
hacemos es aumentar ese combustible porque no dejamos que se queme todo lo que se
tiene que quemar. Con esto lo que conseguimos es que la próxima vez que se produzca un
incendio éste sea mucho mayor debido a que se quema más combustible que no se ha
acabado de quemar en incendios anteriores.
Tema 7: “El nicho ecológico”
7.1 Concepto de hábitat
Surgió cuando los primeros ecólogos empezaron a estudiar las relaciones de las
especies con los ambientes. Lo primero que se preguntaron fue ¿Dónde vive una especie?
Pues bien, cuando nosotros describimos el ambiente donde vive una especie estamos
describiendo su hábitat.
Ej. Un tipo de hemíptero vive en lagunas someras con abundante vegetación, es decir, en
aguas en calma. Ese es su hábitat.
Cuando describimos un hábitat estamos dando varios tipos de características:
1. Factores abióticos: tipo de agua, suelo...
2. Factores bióticos: la vegetación...
Tanto los factores abióticos como los bióticos definen el hábitat de una especie.
También podemos hablar de hábitat para una comunidad. Este hábitat se define
solamente con factores abióticos, porque los bióticos ya quedan incluidos dentro de la
definición de comunidad.
7.2 Concepto de nicho ecológico
Cuando los estudios ecológicos fueron avanzando surgieron más preguntas como
¿cómo se alimenta una especie? ¿Qué relaciones tiene con otras?... En resumen, se
preguntaron cuál es el papel de una especie y de ahí surge el concepto de nicho que es
más amplio que hábitat.
- Concepto de Grinnel: El nicho ecológico es la unidad última de distribución en cuyo seno cada
especie es mantenida por sus limitaciones estructurales e instintivas, no pudiendo dos
especies de mismo territorio ocupar por mucho tiempo el mismo nicho ecológico.
Esta definición tiene dos aspectos:
- El aspecto espacial: esto recuerda bastante a la idea de hábitat.
- El principio de exclusión competitiva
- Concepto de Elthon: El nicho ecológico es el estado funcional de un organismo en una comunidad.
Otra definición: Nicho es el lugar que ocupa una especie en el ambiente biótico.
Concretamente Elthon se refería a la posición que ocupa cada especie en una pirámide
trófica. Para Elthon cada compartimento de la cadena trófica es un nicho.
43
- Concepto de Huchitson: Nos quedamos con esta definición porque engloba las dos definiciones
anteriores. Se basa en dibujar curvas de tolerancia para distintos factores (transp. Fig.
45), es decir, ponemos una especie y un factor, pero es muy pobre porque sólo hay un
factor. En la 2ª gráfica vemos una especie y dos factores. Dentro de la superficie esta
especie podría vivir y fuera no (tiene dos dimensiones X e Y).
En la 3ª gráfica vemos que hay tres dimensiones (X,Y,Z) que son los tres
factores, y si dibujamos una gráfica común veríamos donde puede o no vivir esa
especie. Y seguiríamos añadiendo factores pero ya no se pueden dibujar más porque
solo es posible dibujar hasta tres dimensiones.
Def. El nicho ecológico de una especie es un hipervolumen de n dimensiones dentro del
cual a especie es capaz de vivir y fuera no. Una dimensión puede ser la temperatura,
otra el pH, otra el tipo de presa...
7.3 Nicho potencial y nicho ecológico
Nicho potencial: también llamado nicho fundamental. Es el nicho que ocupa
una especie en ausencia de competidores. Es el potencial que tiene una especie. La
diferencia con el óptimo fisiológico es que éste solo hacia referencia a un factor y el
nicho hace referencia a más.
Nicho real: También llamado nicho realizado. Es el nicho que ocupa una
especie en la naturaleza.
Ej. En las marismas de Norteamérica dos especies de aves viven en la misma zona, por
lo tanto en primavera el nicho ecológico es el mismo para las dos especies:
- Agelaius phoenicius
- Agelaius tricolor
La 1ª especie que llega es la 1 y llegan los machos, pero antes de que lleguen las
hembras llegan a la zona los machos de la especie 2 y se pelean por el lugar. Como la
especie 2 es más competitiva acaba quedándose con el territorio y la especie 1 se va. Por
lo tanto el nicho potencial de las dos especies es el mismo (la marisma) pero el nicho
real es el que ocupan en realidad en la naturaleza.
El nicho real que más se parece al nicho potencial es el de la especie 2.
Ej. El lobo es una especie capaz de ocupar una gran diversidad de ambientes. Hace unos
años el lobo ocupaba más lugar en la península que en la actualidad. El hombre los ha
ido matando porque se comían a las ovejas y fueron desapareciendo de algunas zonas y
se quedaron en una pequeña parte.
El nicho potencial del lobo era toda la península, mientras que el nicho real es el
lugar que ocupan en la actualidad (un pequeño territorio)
Ej. Hay una serie de árboles que pueden vivir en bosques mixtos. Si cogemos a cada
especie por separado y las estudiamos se observa que los óptimos ecológicos de todas
las especies son parecidos. Pero las especies en la realidad no aparecen en sus zonas
óptimas y la mayoría de las especies tienen que vivir en una zona fuera de su área
óptima, porque ésta ya ha sido ocupada por otra especie.
Todos quieren ocupar la misma zona óptima y por eso se establecen relaciones
de competencia, pero solo una es capaz de ocuparla. La especie que la ocupa tiene
distinto nicho real que las otras, pero el nicho potencial es el mismo.
44
El nicho potencial suele ser mayor o igual que el real. Pero no siempre tiene
porque ser así. En ocasiones el nicho real es mayor que el potencial por ejemplo cuando
el hombre crea invernaderos donde las condiciones sean favorables para las plantas, es
decir el hombre puede aumentar el nicho real de aquellas especies que le interesa.
También puede ocurrir que una especie tenga asociaciones simbióticas que le
permitan colonizar ambientes que por sí sola no podría colonizar. Por ejemplo, hay unas
leguminosas que gracias a bacterias simbióticas ocupan suelos pobres que sin las
bacterias no serían capaces de colonizar. En estos casos el nicho real es mayor que el
nicho potencial.
7.4 Solapamiento y segregación de nicho
Volterra dijo a mediados del siglo XX que dos especies no pueden ocupar
simultáneamente y de forma indefinida el mismo nicho ecológico. Esto es los que se
llama el Principio de exclusión competitiva porque dos especies que estén en el
mismo nicho ecológico competirán por los recursos y a largo plazo se quedará la más
competitiva o morirán las dos. Volterra no demostró este principio.
En cambio Gause hizo un experimento con dos especies de paramecios y
consiguió demostrar el principio:
Observó que estas dos especies si vivían separadas crecían hasta llegar a un máximo,
mientras que si las dos especies convivían en la misma placa, al principio crecían las
dos, pero una de ellas llegaba a un máximo y se mantenía, mientras que la otra también
llegaba a un máximo (que era menor que el de la otra especie) y luego disminuía su
crecimiento hasta desaparecer, es decir se extinguía una de las especies. Quedaba
demostrado el principio.
Cuando dos especies ocupan el mismo nicho puede ocurrir dos cosas:
- Que una especie elimine a la otra.
- Que cada especie se especialice en un recurso y se repartan el nicho. A esto se la
llama segregación de nichos. Ej. colibrí: hay dos especies y cada una se especializa
en alimentarse de una flor distinta. A veces
aparentemente dos especies ocupan el mismo nicho, pero si estudiamos los nichos
más a fondo acabamos encontrando alguna variable en la que los nichos difieran.
Ej. Hay pájaros que viven en el
mismo bosque, pero por ejemplo anidan en partes diferentes del mismo árbol, por lo
tanto los nichos están segregados.
7.5 Equivalentes ecológicos
Decimos que dos especies son equivalentes ecológicas cuando viven en
regiones geográficas separadas, pero cada una en su región ocupa nichos similares a los
de la otra.
Estas especies no compiten porque las regiones donde habitan están separadas, pero si
mezclamos a las dos especies en la misma región, ocurrirá una gran competencia.
Hay que tener cuidado con esto porque el hombre como hace mucho trasiego de
especies, puede poner en contacto dos especies que sean equivalentes ecológicas y una
de ellas puede llegar a extinguir a la otra.
45
Tema 8: “Respuesta en el tiempo evolutivo”
8.1 Concepto de aclimatación y adaptación
Decimos que un organismo está adaptado a un ambiente si tiene ciertos
mecanismos que le facilitan la vida en ese ambiente. Ej. El pelaje de los animales
adaptados al frío.
Hay dos acepciones del concepto de adaptación:
- Hay quien considera que un organismo está adaptado a un ambiente si vive en él.
- También hay quien cree que para que un organismo esté adaptado a un ambiente ha
tenido que evolucionar en ese ambiente.
Un concepto que está entre los dos anteriores es:
- Un organismo está adaptado a un ambiente si tiene algún tipo de característica que
aumente su eficiencia en ese ambiente. Ej. En un ambiente frío las adaptaciones son
tener un pelo grueso.
- Genotipo y fenotipo El genotipo de un organismo es su dotación genética, la cual contiene toda la
información que codifican los caracteres de ese organismo.
El fenotipo es la expresión del genotipo en función del ambiente.
Un mismo genotipo si estamos en un ambiente da una expresión, un fenotipo, y si
estamos en otro ambiente puede dar un fenotipo distinto.
- Adaptación y aclimatación Un organismo está adaptado a un medio si posee caracteres que mejoren su
supervivencia en ese ambiente, y estos caracteres tienen que tener una base genética.
Si estos caracteres no tienen base genética y simplemente es la expresión del fenotipo
que depende del ambiente decimos que es aclimatación.
Ej. La pigmentación en la piel:
- Es adaptación si la comparamos entre gente de distintos países, porque
dependiendo de la zona del planeta las personas tienen una base genética distinta.
- En cambio cuando en verano nos ponemos morenos es aclimatación porque
simplemente es la expresión del fenotipo que depende del ambiente en el que se
encuentre un individuo (es una pequeña variación).
Hay organismos que cuando nos los encontramos en la naturaleza no podemos saber
a priori si se trata de una adaptación o una aclimatación, por ejemplo en un gradiente
altitudinal y en una misma especie de planta, las que viven más abajo tienen hojas más
pequeñas que las de arriba. Para saber si estos cambios tienen una base genética o son el
resultado de una aclimatación, tomamos semillas de las plantas de arriba y de las de
abajo y las plantamos en un invernadero con las mismas condiciones físicas. Si las
plantas son iguales se trata de aclimatación y si son distintas es adaptación.
- Plasticidad fenotípica Un genotipo tiene una elevada plasticidad fenotípica cuando es capaz de mostrar
una amplia gama de fenotipos diferentes cuando se expresa en ambientes diferentes.
Ej. Una misma especie en un ambiente poco fértil tiene una raíz más grande y hojas más
pequeñas que en un ambiente fértil. Si esta planta la sembrásemos en un ambiente fértil
y cambia su estructura tendría una elevada plasticidad fenotípica.
46
Los genotipos muy plásticos son los que tienen más capacidad de sobrevivir en
ambientes donde se producen cambios climáticos continuos. Estas especies son
importantes porque serían las más resistentes.
8.2 La evolución como resultado de la selección natural
- Selección natural y artificial El 1º que habló de selección natural fue Darwin en su “Teoría de la evolución”. Ese
mecanismo de selección natural se basa en una serie de premisas:
1. Dentro de las poblaciones naturales existe una diversidad genética. Esa diversidad
genética se expresa en forma de frecuencias de genotipos.
Esa diversidad se mantiene gracias a dos tipos de mecanismos:
Mutaciones: son modificaciones en el código genético. Esto aumenta la diversidad
genética de las poblaciones.
Flujo génico: una especie está compuesta por distintas poblaciones y entre esas
poblaciones se produce un flujo génico que mantiene una elevada diversidad
genética.
2. Todas las poblaciones tienen un potencial de reproducción enorme. Ese potencial es
muy superior a la reproducción real que se produce en la naturaleza. Ej. La tortuga
olivácea tiene un potencial de reproducción enorme. Tenemos 10 hembras que ponen
cada una 100 huevos. Si todos los huevos sobreviven tendríamos 1000 individuos.
Suponemos que la mitad son machos y la otra mitad son hembras. De esas 500 hembras
con sus 100 huevos cada una seguirían aumentando los individuos. Este sería el
potencial de reproducción, pero esto no ocurre, bien porque todos los huevos no
eclosionan, o se mueren individuos...
3. Dentro de una población no todos los individuos son igual de aptos para sobrevivir y
reproducirse. Los menos aptos son los que mueren. Los más aptos vivirán más tiempo
y dejarán mayor n° de descendientes en la siguiente generación. En consecuencia de
una generación a otra no todos los individuos dejan igual representación génica. Los
más aptos dejan mayor representación. Ese cambio en las frecuencias génicas es lo que
supone la evolución de la población.
Nota: El cambio de frecuencias génicas produce evolución.
Una población o una especie que tiene una gran diversidad genética tiene una mayor posibilidad de sobrevivir. Unos genotipos que en un ambiente no resultan favorables y se mantienen con baja frecuencia son importantes, porque puede darse el caso de que se produzca un cambio ambiental y que estos genotipos puedan resultar ser los mejores para desarrollarse en el nuevo medio. Ej. En 1850 solo había 20 individuos de una especie, y en la actualidad hay unos 30000
individuos. Realizando un estudio a los 30000 individuos se vio que todos tienen un
genotipo parecido y se piensa que son el resultado de la reproducción de esos 20
individuos iniciales. Esta escasa diversidad genética es muy susceptible a cambios.
La selección artificial está relacionada con la acción del hombre, que lo que hace es
seleccionar y permitir que se reproduzcan aquellos individuos que le interesan.
Ej. El hombre también ejerce una selección natural involuntaria.
Ej. Las cigüeñas que antes emigraban ahora se quedan porque con los vertederos han
encontrado una nueva fuente de alimentos y no se ven en la necesidad de emigrar. Se está
intentando sellar los vertederos para que las cigüeñas no coman allí. Si esto se hace dará
lugar a una mortandad de cigüeñas hasta que se vuelva a seleccionar de nuevo el carácter
que dirige las migraciones.
47
- La selección natural no conduce a la perfección Tendemos a pensar que por llevar mucho tiempo viviendo en la Tierra
estamos perfectamente adaptados, pero esto no es verdad porque el mecanismo de selección natural selecciona lo mejor dentro de lo que hay, pero esto no quiere decir que sea lo ideal. De hecho nos podemos encontrar en la Naturaleza con muchas chapuzas evolutivas.
Por ejemplo, la faringe humana en realidad evoluciona para cumplir una serie de
funciones, pero a lo largo de la evolución humana aparece una nueva función que podía
realizar la faringe, la de hablar. La faringe tuvo que evolucionar para cumplir esta función
y por lo tanto no era así inicialmente, por eso tenemos el inconveniente de que no podemos
tragar y respirar a la vez (por esto la faringe humana no es ideal).
Otro ejemplo de esto es la posición bípeda, la cual nos ha permitido muchas
ventajas, pero tiene una consecuencia nefasta para la columna, por eso el hombre es el que
más problemas de columna tienen.
Evolución es el resultado del proceso de selección natural y lo podemos definir
como un cambio de frecuencias génicas dirigidas por el ambiente, mientras que la
selección natural es el mecanismo que produce la evolución. Es decir, la selección es el
mecanismo y la evolución es la consecuencia.
La selección natural no conduce a la perfección.
- Caracteres sin valor adaptativo No todas las características que tenemos tienen alguna función que contribuye a
mejorar nuestra relación con el ambiente. Por ejemplo, el apéndice, las muelas del juicio,
los dedos vestigiales de algunos animales... no sirven para nada.
8.3 Unidades de selección
- Selección individual El mecanismo de la selección natural tal y como lo postuló Darwin actúa
únicamente sobre los individuos. Este mecanismo de la selección individual no explica que
en la naturaleza se den ciertos caracteres, por ejemplo, no explica que en la naturaleza se
hayan presentado comportamientos altruistas, que son aquellos comportamientos que por
hacer un bien a los demás, algunos organismos arriesgan su propia vida. Ej. Los antílopes
de la sabana, cuando todos están comiendo hay alguno que está de guardia para avisar al
resto y arriesga así su propia vida.
Otro ejemplo es el de las hormigas obreras que trabajan para que la hormiga reina
sea la única que deja descendencia. Otro ejemplo es el de los pájaros que ayudan a cuidar
el nido de otros individuos.
La selección natural individual no explica que se mantengan estos
comportamientos, ya que según este mecanismo cada individuo evoluciona para ser el más
fuerte. Estos comportamientos se explican porque la selección natural no es como la
postuló Darwin, es decir que solo actúa sobre individuos, sino que también actúa sobre
grupos y esta es la selección grupal. Si solo hubiese selección individual el
comportamiento altruista no tendría sentido, porque lo primero sería la vida del individuo.
- Selección grupal Es cuando la selección natural actúa sobre un grupo. Lo que ocurre es que un grupo
puede ser seleccionado o no por las fuerzas selectivas de la naturaleza, entonces los
comportamientos de alarma están en todos los individuos del grupo y cada vez un
individuo da la voz de alarma para que el resto sobreviva. Es decir, según esta selección
48
grupal, el grupo como entidad tiene mayor res posibilidades de sobrevivir gracias al
individuo que da la voz de alarma. Se sacrifica una vida para salvar muchas.
La selección grupal ha sido muy importante en la evolución del hombre. Ej. Así se explica
la capacidad de habla, es decir, la comunicación solo tiene sentido en el contexto de grupo.
- Selección consanguínea Es aquella en la que la unidad de selección es un grupo familiar donde los
individuos tienen un grado de parentesco mayor que el parentesco que hay en individuos
de un mismo grupo.
Ej. Aves que no se reproducen y ayudan a reproducirse a sus hermanos. La ventaja o
beneficio que tiene un individuo que no se reproduce pero ayuda a criar las crías de sus
hermanos es que consigue perpetuar los genes de su familia, es decir, va a mantener sus
propios genes.
Estos ejemplos de altruismo no son lo normal en la naturaleza, pero existen y se explican
de esta forma.
- Selección gamética También la selección natural actúa sobre los gametos. Antes de que se produzca la
fecundación hay una competencia entre los espermatozoides por fecundar el óvulo y esto
depende de la selección natural y no depende del propio organismo. Esto también ocurre
en los granos de polen que la selección es a nivel de gametos.
- Selección sexual Hay caracteres en la naturaleza que son difíciles de explicar si solo existe la
selección individual. Por ejemplo, la cornamenta de los ciervos solo vale para luchar por la
hembra contra otros machos y además le pueden resultar peligrosas para sobrevivir (porque
se pueden quedar atrapados).
Ej. Los colorines de algunas aves solo valen para que a la hembra les guste y pueden ser
peligrosos a la hora de camuflarse y llaman más la atención de los depredadores. Esta
selección del cortejo las suelen hacer las hembras.
Estos caracteres en los animales se mantienen porque las hembras hacen una selección de
los caracteres de los machos.
Ej. Transp. 3
Es el caso de un ave que es polígama. El macho tiene la cola más larga para la atracción
sexual. Unos ecólogos hicieron un experimento para demostrar si esto era verdad y lo que
hicieron fue coger algunos machos y a uno de ellos le quitaron plumas de la cola, a otro no
le hicieron nada y a otro le pusieron plumas postizas en la cola. Entonces los resultados
fueron que el primero casi no se reprodujo, el segundo mantuvo la reproducción cte. Y el
tercero aumento mucho la reproducción a causa del alargamiento artificial de la cola.
8.4 Tipos de selección
La selección natural actúa sobre una base de diversidad genética favoreciendo a
unos genotipos y a otros no. Esto actúa de manera diferente sobre la distribución de
frecuencias génicas de una población.
Hay tres tipos de selección:
- Direccional Se representa una serie de frecuencias de genotipos. Hay algunos genotipos más
frecuentes y otro menos. Pues bien en este tipo de selección hay una parte que es
seleccionada negativamente y otros positivamente. Los que han sido seleccionados
positivamente van a aumentar su producción y los seleccionados negativamente van a
disminuir su producción. Con esto se consigue desplazar el punto medio de frecuencias
49
génicas. Este es el tipo de selección con el que el hombre es capaz de conseguir razas que
le interesan, pero en la naturaleza esta selección se produce cuando se da una cambio
ambiental.
- Estabilizadora Predomina cuando un ambiente es estable. En este caso los individuos de la zona
central de la distribución son los más frecuentes y también los más aptos, entonces esto
lleva a reducir la variabilidad genética de la población porque la selección natural actúa
negativamente sobre los extremos.
Desaparecen los extremos y la parte central aumenta.
Ej. Los niños que al nacer están alrededor de los 3,3 Kg. tienen mayor posibilidad de
sobrevivir que los que pesan más porque pueden tener problemas la nacer o los que pesan
menos porque son más débiles y pueden morir.
- Disruptiva Es lo contrario de la selección estabilizadora, de manera que en este caso los
genotipos de la parte central son seleccionados negativamente y los genotipos de los
extremos son seleccionados positivamente. Esto da lugar a una separación de genotipos.
Esto ocurre en la naturaleza cuando el ambiente es heterogéneo. Se favorece el aumento de
la variabilidad genética dentro de una especie.
Ej. Las poblaciones animales donde se forman arenes, es decir hay un macho dominante
con varias hembras. Normalmente el macho es el más fuerte y el más grande. Este macho
está atento a que otros machos fuertes no se acerquen y pasa de prestar atención a los
machos más enclenques porque piensa que no van a intentar nada con sus hembras, y son
éstos los que como no les presta atención el macho dominante son lo que copulan a
escondidas con las hembras del aren. Entonces los dos extremos de la especie son los que
dejan sus genes (los fuertes y los débiles) y perpetúan así sus genotipos, mientras que los
individuos intermedios casi no tienen nada que hacer.
8.5 Especialización
Es la aparición de especies.
- Anagénesis y cladogénesis Son dos tipos de mecanismos que aparecen en la evolución.
- Anagénesis: consiste en el cambio de un taxón o especie hacia otra pero sin
ramificaciones del árbol filogenético.
- Cladogénesis: Consiste en el cambio de una especie hacia otra con ramificación del
árbol genealógico.
1. Sp 2 2. Sp 2 Sp 3
Sp. 1 Sp. 1
- Conceptos de especie, ecotipo y morfo. Especie: En biología una especie es un conjunto de individuos que pueden
reproducirse entre sí dando lugar a una descendencia fértil.
Esta definición es bastante buena para los animales superiores, en cambio para las plantas
esto no sirve porque hay híbridos que son fértiles.
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Ej. Hay una especie de roble, Quercus subpyrinaica que es una mezcla de quercus
pubescen y quercus faginea y es fértil.
Morfo: dentro de una especie encontramos genotipos diversos y decimos que es
una especie polimórfica. Este polimorfismo se puede manifestar a distintos niveles, pero
hay algunos polimorfismos ligados a características químicas pero que no tienen ninguna
manifestación externa y a estos se le llama polimorfismo críptico.
Ej. En la especie humana hay diferentes grupos sanguíneos.
Otras veces el polimorfismo si que se manifiesta a simple vista en caracteres
morfológicos.
Ej. Hay una especie de mariquita que tiene formas distintas que coexisten en su rango de
distribución. A este polimorfismo se le llama polimorfismo manifiesto.
Morfo es cada uno de esos genotipos que coexisten en un área. Las características
que presentan esos morfos puede que tengan valor adaptativo.
Ej. Hay dos tipos de polillas una blanca y otra negra. Antes de la RI la polilla que era de
color negro era la que tenía el valor adaptativo porque no se podía ocultar en los troncos de
los árboles, mientras que la blanca pasaba desapercibida en el tronco de los árboles.
Después de la RI, los troncos de los árboles se volvieron negros y entonces la de color
negro pasaba desapercibida mientras que la de color blanco llamaba mucho la atención.
Ecotipo: hablamos de ecotipo cuando esa diversidad genética que existe dentro de una
especie se distribuye asociados a un gradiente ambiental.
Ej. Gradiente de altitud a lo largo del cual las condiciones cambian. Si encontramos tres
poblaciones distintas asociadas a cada ambiente decimos que son ecotipos porque están
distribuidos según un gradiente ambiental.
Ej. (transp. 6) El carácter del tamaño de las plantas tiene que tener una base genética, es
decir, si las cambiamos de ambiente a otro distinto las plantas tienen que seguir creciendo
igual que lo hacían en su espacio.
- El proceso de especiación Es el proceso por el cual a partir de una especie podemos tener varias. Para que esto se
produzca hace falta algunos requisitos:
1. Que en la especie A aparezca diversidad genética.
2. Que se produzca una interacción en el flujo génico entre dos segmentos de la
población, es decir, se produce un fenómeno que hace que dos partes de la especie
original no puedan reproducirse entre sí.
3. Que esos dos segmentos o partes sufran un proceso de selección natural independiente.
Para considerar los dos segmentos o partes de especies distintas tiene que suceder que
al poner en contacto dos individuos (uno de cada parte) no se puedan reproducir dando
descendencia fértil.
- Barreras a la reproducción La reproducción sexual es un proceso energéticamente muy costoso. Además el cortejo
puede poner en peligro la vida de algunos individuos. Vamos a ver las barreras de la
reproducción cruzada. Los mecanismos que impiden que en la naturaleza haya una
fecundación entre individuos de especies diferentes son:
Mecanismos prezigóticos: impide que se forme el zigoto. Hay dos:
No hay coincidencia que puede ser por:
- Aislamiento ecológico
- Aislamiento estacional: una especie llega al periodo de reproducción en verano
y la otra en invierno. Esto es importante en las plantas porque el periodo en que se
pueden fecundar las plantas es corto.
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Hay coincidencia entre dos individuos. Hay dos tipos:
- No hay copulación: puede ser porque el tamaño no sea compatible, esto sería
un impedimento mecánico.
- Hay copulación: no se forma el zigoto por incompatibilidad genética.
Barreras postzigóticas: existe fecundación y se forma el zigoto. Hay dos tipos:
Zigoto inviable Zigoto viable: dos tipos:
- El híbrido no alcanza la madurez sexual
- El híbrido es estéril
Las barreras prozigóticas son más eficientes que las postzigóticas ya que no hay
pérdida de gametos.
- Tipos de especiación Hay dos categorías según el tipo de barreras que aparezcan en la reproducción de
estos dos segmentos:
a. Especiación alopática: especiación geográfica. La barrera que impide la reproducción
entre los dos segmentos es un accidente geográfico. Esto puede ocurrir en periodos de
orogénesis en los que se puede fragmentar el área de distribución de la especie.
Ej. Puede ocurrir que aparezca un volcán que impida el cruce de individuos entre los de
un lado y otro. También puede ser debido a una colada de lava volcánica. Ej. Se
produce cuando la población original de un grupo de individuos se va de un lugar y
coloniza un nuevo hábitat. Esto explica que las islas tengan especies endémicas que
suelen estar relacionadas con las del continente. Hay algunos autores que a esta
especiación (un grupo de la población emigra a otro lugar) la llaman paraprática.
b. Especiación simpática: No se produce ninguna barrera geográfica en el flujo génico.
A partir de una población original hay un grupo de organismos que desarrollan barreras
reproductivas y aunque sigan coexistiendo con el resto de los individuos de la
población a lo largo del tiempo, como no pueden reproducirse con el resto, esto llevará
a dar una nueva especie, pero sin que haya una separación en el espacio. El requisito
previo para que esto se produzca es que existan morfos (genotipos distintos).
Ej. algunas especies de plantas que son capaces de tolerar metales pesados que son tóxicos
y acaban con el metabolismo de las plantas. Esa tolerancia se basa en que poseen un tipo
de enzimas capaces de encerrar los metales y no se interceden para nada. Si existe este
genotipo cuando no hay metales no sirve para nada y si a su lado hay plantas sin el
genotipo, al final intercambiarían normalmente su polen . Si por cualquier motivo
(mutación) se produce un atraso o adelanto en la época de reproducción, entonces las dos
especies ya no se interrelacionarán y esto sería una barrera (no geográfica).
8.6 Extinción de especies
La extinción es algo natural que implica la vida. Margalef en su libro dice que el
99,9% de las especies que han poblado el mundo están ya extinguidas.
- Causas que provocan la extinción de las especies. Una causa que provoca la extinción de las especies son los cambios ambientales bruscos.
Los mecanismos que tienen las especies para evitar extinguirse y hacer frente a estos
cambios son:
La migración: las especies se van de la zona.
La aclimatación
La adaptación: es una respuesta más larga en el tiempo evolutivo.
52
Cuando el cambio es demasiado brusco y las especies no tienen tiempo de emigrar, aclimatarse o adaptarse es cuando se produce la extinción de las especies. Estos cambios pueden ser de dos tipos:
1. Factores abióticos: cambios climáticos, cambios en la composición de la atmósfera,
aparición de contaminantes...
2. Factores bióticos: una especie que se introduce en una isla puede acabar con otras
especies.
Cuando se produce algún tipo de catástrofe o cambio ambiental algunas
especies se extinguen y otras no. Esto depende de varias causas:
(a) Causas extrínsecas: Tienen que ver con el medio externo a las especies. La
orografía del lugar puede condicionar bastante a las especies de un lugar. Ej. La
distribución de las cordilleras. el hecho de que las cordilleras estén distribuidas de N
a S o de E a O puede ser la causa de que se extingan muchas especies. Con las
glaciaciones del cuaternario el clima se enfrió. Los animales emigraron hacia el sur.
Si las cordilleras estaban en sentido E – O era una barrera para estos animales y por
lo tanto se producían extinciones. En cambio si las cordilleras estaban de N-S esto no
suponía ninguna barrera. Si nos fijamos en Eurasia la mayoría de las cordilleras están
en disposición E-O y en América en cambio, están en disposición N-S por lo que en
Eurasia ha habido más extinciones que en América y por eso en América hay más
diversidad genética.
(b) Causas intrínsecas: relacionadas con las características de las especies. Una de
estas características es la movilidad: los organismos sésiles son más vulnerables a
extinguirse cuando aparece un cambio ambiental. Otra característica es el tamaño:
en las grandes extinciones las especies que han desaparecido han sido las grandes por
lo que se cree que las especies más grandes son más vulnerables a extinguirse. Esto
se debe a que las especies de mayor tamaño suelen ser más longevas y sufrirán por lo
tanto un proceso evolutivo más lento, y por esto la tasa de velocidad de cambio será
mayor cuanto menos longevas sean las especies.
- Grandes extinciones de especies a lo largo de la historia de la Tierra.
A lo largo de la historia, el registro fósil presenta grandes extinciones y en
muchas de ellas no se conocen las causas.
La primera que se conoce es del Ordovícico y desaparecieron especies marinas porque
entonces todas las especies vivían en el mar. La causa no está muy clara y se cree que
fue porque
Otra extinción importante fue en el Devónico y afecto a 75 % de los
invertebrados marinos. Tampoco se conoce la causa y se cree que fue por un meteorito o
una lluvia de cometas.
La siguiente extinción importante fue en el Pérmico y afectó al 95 % de las especies
terrestres y se relaciona con el movimiento de las placas tectónicas que implicó cambios
climáticos.
En el Cretácico llegó la extinción de los dinosaurios y de los animales de más de
35 kg. de peso. Se cree que fue por un meteorito o por erupciones volcánicas masivas...
No se sabe con certeza.
En el Pleistoceno, se produjeron enfriamientos (glaciaciones) y este cambio climático
extinguió a diversos grupos de animales y plantas que no toleraron el frío. En el
Holoceno se extinguieron especies de gran tamaño como los Mamuts y fue debido a la
expansión del hombre.
53
Tema 10: “Introducción a la ecología de poblaciones. Conceptos generales.”
10.1 Concepto de población
Es una agrupación de individuos de la misma especie que coexisten en un mismo
espacio y en un mismo tiempo y por eso pueden intercambiar información genética entre
sí. (más definiciones en las fotocopias)
10.2 Objeto de estudio de la Ecología de las poblaciones y aplicaciones.
(definiciones en las fotocopias)
Sobre la definición 1: aparecen dos palabras claves: tamaño y distribuciones.
Sobre la definición 2: este auto pone énfasis en el espacio y tiempo.
El origen del interés en la ecología de las poblaciones surgió para controlar las
plagas masivas que machacaban por completo los cultivos (los monocultivos son más
vulnerables a las plagas). Si podían conocer las plagas podían controlarlas.
En la actualidad esta ecología también estudia las poblaciones protegidas, porque si
conocemos las características de estas especies protegidas podremos saber cuales son sus
vulnerabilidades y así protegerlas mejor.
10.3 Características de las poblaciones
Las características que definen a una población son:
- n° de individuos
- Distribución de individuos
- Variabilidad genética
- Distribución de edades
- Densidad de población
- Distribución de sexos.
- Tasa de natalidad
- Tasa de mortalidad
- Tasa de emigración
- Tasa de inmigración
Todas estas características se agrupan entres categorías:
(a) Parámetros básicos: n° de individuos y densidad de población
(b) Parámetros primarios: afectan directamente al tamaño final de una población (las
tasas de natalidad, mortalidad, emigración e inmigración)
(c) Parámetros secundarios: el resto.
10.4 Poblaciones y demos. Metapoblaciones y poblaciones.
Podemos representar una población como un conjunto de individuos de la misma especie y para que sea una población todos los individuos se pueden reproducir entre sí.
Dentro de la población podemos distinguir subgrupos de modo que los individuos
de dentro de un grupo tienen más posibilidades de reproducirse entre sí que con los otros
grupos.
54
Ej. Población de España: aunque todos podamos relacionarnos entre sí los de una misma
ciudad podrán desarrollarse con más probabilidad que con el resto de España. A estos
subgrupos los denominamos demos y el conjunto de las demos es la población.
Existe otra terminología que llama a cada uno de los subgrupos población y al conjunto de
las poblaciones lo denomina metapoblación. (ver definiciones)
10.5 Problemas prácticos en el estudio de las poblaciones.
- Los límites de las poblaciones El primer problema a la hora de realizar un estudio sobre una población es poner
los límites de la población. En poblaciones con áreas de distribución muy grandes o en
poblaciones que se desplazan grandes distancias supone un problema estudiar estas
poblaciones.
Ej. Ballena gris que se desplaza por todo el Atlántico.
Ej. La mariposa monarca en verano vive en Canadá y en invierno emigra a México por lo
que resulta muy difícil estudiar estas poblaciones y hay que poner límites.
En estos casos, los límites los establece el ecólogo de manera arbitraria, para ello
existen las definiciones de población que vienen en las fotocopias. A veces los límites
coinciden con los límites administrativos porque las investigaciones se hacen en lugares
determinados. Ej. El lobo en Burgos.
- Problemas de definición del individuo. Prácticamente las características descritas anteriormente pasan por el conteo de
individuos. Si estudiamos animales como zorros, lobos, conejos... no tenemos problemas.
Pero si estudiamos casos en los que no se distinguen los elementos claramente como por
ejemplo tres árboles unidos por la raíz. Por ello tendremos que tomar otros parámetros
como que en vez de individuos contemos troncos o si no tendríamos que tomar decisiones
abitrarias.
En el problema se distinguen dos tipos de organismos:
Organismos modulares: tienen un patrón de desarrollo indeterminado (plantas). Están
compuestos por módulos que se pueden repetir un n° variable de veces en cada
individuo. Ej. árbol: las hojas,
las raíces o las ramas son módulos que se repiten de forma indefinida.
Organismos unitarios: tienen un patrón de desarrollo determinado (zorros, lobos,
conejos...)
Otra clasificación es:
Genets: es un individuo que procede de un zigoto único. La mayoría de los organismos
unitarios proceden de un zigoto único. La excepción es el caso de gemelos
homocigóticos.
Clones: son varios individuos que todos proceden de un único zigoto, por lo que todos
son genéticamente idénticos. Ej.
Tres árboles unidos por la raíz tienen la misma dotación genética. Cuando son jóvenes
están unidos a la planta madre pero cuando son grandes se separan pero aquí es donde
aparece el problema del conteo ¿son uno o dos individuos? Es un individuo
genéticamente y son dos individuos físicamente. (porque están separados)
55
10. 6 Parámetros básicos poblacionales: tamaño y densidad
Las variables son:
Tamaño absoluto: es el n° de individuos que tiene una población. Esto es muy difícil
de estudiar, salvo que sean poblaciones muy pequeñas y localizadas.
Densidad absoluta: Es de mayor interés porque explica mejor algunos aspectos de la
ecología de los individuos.
Densidad = n° ind. / m2 (3) pueden ser elevado a dos o a tres.
Los individuos no se sienten igual cuando están sometidos a altas densidades que
cuando se someten a bajas. Este parámetro afecta al comportamiento y a la psicología de
los individuos. Ej. Un individuo puede tener un comportamiento agresivo cuando vive en
densidades altas y no tenerlo cuando vive en densidades bajas.
También tiene que ver con la tasa de reproducción ya que a mayor densidad más
posibilidades habrá de que se den encuentros entre machos y hembras.
Como conclusión podemos decir que la densidad afecta al bienestar de los individuos de
una población.
Densidad relativa: solamente nos sirve para comparar dos o más poblaciones. Nos
dice solamente que la densidad de la población A es mayor o menos que la densidad de
la población B. No nos dice el n° de individuos.
Los métodos de muestreo son:
Para conocer el tamaño absoluto de una población se pueden:
Hacer censos: esto se suele hacer en las poblaciones humanas. En las poblaciones de
animales y plantas esto es más complicado.
Densidades: Se suele hacer en las poblaciones de animales. Si conocemos la superficie
donde está la población y también conocemos la densidad absoluta podemos estimar el
tamaño.
Densidad = n° ind /superficie
Esto es fácil en organismos que no se mueven. Para conocer la densidad de la
población hay muchas técnicas de muestreo que dependen de las características del
individuo (tamaño y movilidad). También hay técnicas para establecer las densidades
relativas que se basan sobre todo en contar indicios. (contar huellas o excrementos de un
animal para saber si hay más en una zona que en otra.) También existen los registros
cinegéticos que se apuntan en los cotos de caza y consiste en apuntar lo que se caza, y de
un año para otro podemos saber si la población ha aumentado o disminuido.
Nota: otra técnica pera ver esto es la técnica de captura-recaptura. (ver prácticas)
56
Tema 11: “Distribución espacial de las poblaciones”
11.1 Fuerzas que favorecen la agregación y la dispersión del individuo.
Hay dos niveles para estudiar la distribución espacial de las especies.
Nivel 1:pretende estudiar la distribución en conjunto de la especie, es decir estaría
encaminado a determinar el área de distribución de las especies. El área de distribución de
las especies depende de dos aspectos:
Factores ambientales: Factores abióticos: es un factor determinante en la distribución de las especies.
(clima)
Factores bióticos: puede haber zonas que podría ocupar una especie pero no lo hace
porque ya esta ocupada esa zona por otra especie. La competencia también limita el
área de distribución.
Adaptación a cada especie: hay especies adaptadas a zonas áridas, otras a zonas
frías... Una combinación entre los factores ambientales y las adaptaciones determina el
área de distribución de una especie. El estudio de las áreas de distribución de especies
se hace en la BIOGEOGRAFÍA.
Nivel 2: es importante estudiar como se distribuyen los individuos dentro de sus áreas de
distribución, es decir, si están dispersos, forman grupos...
Los patrones son regularidades que se repiten en el tiempo. Los procesos son los
que explican los patrones. En la naturaleza existen diversas fuerzas unos favorecen la
dispersión de los individuos y otros favorecen la agregación:
Factores que favorecen la agregación: son aquellas fuerzas que hacen que todos los
individuos de una población vivan unidos:
1. Agregándose disminuyen el riesgo de ser depredados porque siempre habrá algún
individuo que de la voz de alarma ante un ataque.
2. La agregación reduce los riesgos de ser depredados y hay varias hipótesis que hablan
de esto:
Hipótesis egoísta: “Rebaño egoísta”. Dentro de una población, cada individuo
tiende a colocarse dentro del rebaño, de forma que queden dos individuos a cada
lado para protegerse, es decir, que si viene un depredador por algún lado que
primero ataque a otro. Esto tienden a hacerlo todos los individuos del rebaño y
los que quedan fuera haciendo de barrera son los individuos nuevos que están
más abajo en la escala jerárquica y tienen que esperar a ascender puestos
jerárquicos para estar en el centro del rebaño. Esto lo hacen las palomas y los
renos.
11.2 Tipos de distribución de los individuos de una población.
- Distribución aleatoria Cada individuo tiene las mismas posibilidades de aparecer en cualquier punto del
espacio (este es el patrón) El mecanismo que explica este patrón son las interacciones
neutras entre individuos y el entorno (el entorno es homogéneo).
- Distribución regular o uniforme Todos los individuos se distribuyen de la misma manera en el espacio, es decir, de
forma homogénea. Esto se debe a que la presencia de un individuo en un punto disminuye
57
la probabilidad de que cerca aparezca otro. Los procesos que provocan esto son las
interacciones antagónicas. Esto ocurre cuando hay competencia clara entre individuos, ya
que alrededor de un individuo los recursos disminuyen y esto hace que alrededor de él no
aparezcan otros individuos.
- Distribución agregada
Los individuos tienden a agregarse en puntos concretos de su área de distribución. La
probabilidad de encontrar un individuo aumenta si cerca de éste ya hay otros individuos.
Los procesos que favorecen esto son:
- La atracción entre individuos: tienden a acercarse ya que obtienen beneficios al estar
cerca de otros. Hay interacciones positivas.
- Distribución no homogénea de los recursos: El hecho de que los recursos no se
distribuyan de manera homogénea hace que con más recursos se acumulen más
individuos.
- Heterogeneidad de recursos: dentro del área de distribución de una especie, no todos
los puntos tienen la misma cantidad de recursos, por lo que estamos ante una fuerza
que favorece la agregación. Ej. en zonas con
poco agua hay mayor densidad de plantas donde el nivel freático del agua es mayor.
- Necesidad de buscar pareja: esto también favorece las fuerzas de agregación. En
ocasiones esta fuerza solo se da en determinadas épocas del año.
Fuerzas que favorecen la dispersión
1. Competencia: si todos los individuos aparecen en un mismo punto afectaran a los
recursos de dicho punto.
2. Vulnerabilidad a los depredadores: los organismos que están agregados son más
vulnerables a ser depredados porque son más visibles, por eso a veces tienden a
separarse entre sí.
3. Agresividad: esta fuerza existe en los organismos que son agresivos ya que a veces al
estar cerca de otros individuos se dispara la agresividad. Esto tiene que ver con la
competencia.
Dependiendo del equilibrio que exista entre unas fuerzas y otras, las poblaciones
tendrán unos patrones de distribución que se han clasificado en densidad absoluta o
densidad efectiva.
11.3 Densidad absoluta y densidad efectiva
Una densidad alta de individuos a veces produce beneficios y otras no. Cuando
tenemos una población agregada la densidad absoluta es el n° de individuos de todo el
área de distribución, en cambio los individuos que se encuentran agregados no están en las
mismas condiciones de densidad que los que se encuentran en otras zonas. Por ello lo que
nos interesa saber es la densidad de la población en esos agregados, para ello utilizamos la
densidad efectiva.
- Densidad absoluta es el n° total de individuos de una población entre el área que
ocupa.
- Densidad efectiva es la densidad de cada agregado, es decir, de la superficie donde se
encuentra cada agregado (esta en realidad nos sirve para conocer en que situación se
encuentra el individuo).
58
11.4 Efectos de la escala sobre el tipo de distribución
La escala determina el tipo de distribución. Dependiendo de la escala que elijamos
encontraremos un tipo de distribución u otro. La escala de estudio siempre tiene que estar
referida y ser proporcional al tamaño del organismo que estudiamos. Ej. 4 m2 de pasto para
una vaca es una escala pequeña, pero para una mariquita es enorme.
En escalas muy grandes con respecto al organismo, solemos encontrar distribuciones
agregadas. Esto se debe a que cuanto mayor es la escala, más fácil es que los recursos estén
distribuidos de forma irregular.
Ej. una población de ciervos en una escala grande van a aparecer varios agregados donde
haya recursos. Se da una distribución agregada.
En cambio, si cogemos una escala más detallada lo más probable es que
encontremos una distribución aleatoria. Cuando la escala es aún más detallada se
manifiestan las fuerzas de competencia y se dan distribuciones regulares.
Ej. Hay una planta en la que se observó que cuando los individuos son muy jóvenes
aparecen en agregaciones. Esto se debe a que las semillas no se dispersen y germinan cerca
de la planta madre. Además debajo de la planta madre se crea un microambiente más
favorable y la madre les proporciona más materia orgánica debido a las hojarascas que van
cayendo. Todo esto favorece la agregación de las semillas. Cuando tienen un tamaño
medio se produce una cierta mortalidad. Esto da lugar a que la distribución de los
individuos con edades intermedias sea aleatoria. En los adultos empieza a manifestarse las
fuerzas de competencia entre individuos y esto hace que un organismo que está cerca de
otro tenga más posibilidades de morirse, por ello hay una distribución regular.
El incremento de las fuerzas de competencia condiciona el tipo de distribución.
Tema 12:
Parámetros primarios de las poblaciones. Tablas de vida.
12.1 Natalidad y mortalidad (ver fotocopias) Cuando una población esta aislada entonces la mortalidad y la natalidad son los únicos
parámetro que determinan la evolución de la población a lo largo del tiempo porque no hay
ningún tipo de emigración ni inmigración.
- Natalidad: n° de individuos nacidos en una población en un tiempo determinado.
N = N /t
- Natalidad específica: n° medio de individuos nacidos en un tiempo determinado.
Ne = N /t No
- Natalidad fisiológica o potencial: es la cantidad de individuos que puede tener un
individuo o especie en un tiempo determinado si no hay limitaciones ambientales. Esta
natalidad viene determinada por los caracteres genéticos. También se llama fertilidad.
- Natalidad ecológica o real: esta determinada por una parte por la variabilidad genética
y por otra parte también actúa el ambiente. Esto hace que la fisiológica sea mayor que
la ecológica. A esta algunos la llaman fecundidad, aunque este término no es el
adecuado.
- Mortalidad: n° de individuos que mueren en una población en un tiempo determinado.
M = - M /t
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- Mortalidad específica: n° medio de individuos que mueren en un tiempo determinado
y por individuo.
Me = - M /t No
- Longevidad: duración máxima de un individuo.
- Longevidad fisiológica: es la longevidad que puede tener un individuo dependiendo
de sus características genéticas.
- Longevidad ecológica: Es la longevidad fisiológica más el ambiente.
E. En los países la longevidad es mayor que en los subdesarrollados.
- Senescencia: es el deterioro de los ser4es vivos a lo largo del tiempo.
12.2 Tablas de vida
Es una especie de libro de cuentos, ya que toma nota de las muertes y los
crecimientos que ocurren en una población.
1.- Tabla de vida dinámica: es aquella en la que los parámetros se siguen en un segmento
de la población desde su nacimiento hasta su muerte. Dentro de estas tablas se pueden
distinguir dos tipos:
a. Tablas de cohorte: una cohorte es un grupo de individuos de una población
que han nacido al mismo tiempo. Cuando las especies tienen una reproducción
concentrada es muy fácil elegir el segmento de la población cuyo destino vamos
a seguir. El problema está en las especies en las que no todos los individuos
nacen al mismo tiempo (ej. seres humanos) entonces la decisión del segmento
de la población es arbitraria, hay que elegir clases de edad. (sería el caso b).
b. Tabla dinámica compuesta
Parámetro de las tablas de vida Los parámetros que componen una tabla de vida son: (tanto para dinámicas como
estáticas)
- X: estadios de vida (segmento o fase)
- nx: n ° de individuos que hay en cada segmento o fase de edad. Al final en el último
segmento tenemos los individuos que quedan vivos, por lo tanto nx va disminuyendo.
- lx: proporción de individuos de la fase original que están vivos al final de cada estadio.
SUPERVIVENCIA (ver fórmulas) - dx: esta expresado en tanto por 1 y es la mortalidad.
- qx: es la mortalidad específica de cada clase de edad y nos indica la proporción de
individuos que se mueren en cada fase pero referido al n° de individuos que llega vivo
a ese estadio.
Los siguientes parámetros son referidos a la natalidad:
- mx: natalidad específica, también está relacionada al n° de individuos, ya que es el n°
de descendientes por hembra. La natalidad varía con la edad, de manera que en el
primer estadio la natalidad es cero y luego aumenta hasta llegar a un máximo para
después volver a disminuir porque los individuos se hacen viejos. Cuando tenemos el
producto de la natalidad de cada segmento por su supervivencia si sumamos todos
estos productos encontramos Ro.
- Ro: n° de descendientes medio que deja cada individuo. Es la tasa básica de mortalidad
y es un indicativo de si la población va a crecer, a disminuir o se va a mantener. Ro es
difícil de calcular porque en muchas poblaciones las generaciones se solapan y
60
entonces a la natalidad de unos ciertos individuos habría que sumarles la descendencia
que están dejando sus descendientes.
2. - Tabla de vida estática: lo óptimo es hacer una tabla de vida dinámica, pero esto es
algo difícil. Entonces, por eso se hacen las tablas de vida estáticas que consisten en que en
lugar de hacer un seguimiento en el tiempo, se toma una instantánea y se estudia la
población de individuos que hay en cada segmento de edad.
Ej. para contar elefantes en un momento determinado se fueron contando el n° de elefantes
que había en cada edad.
En este caso se supone que la tasa de natalidad no varía y se mantiene cte. a lo largo del
tiempo. Todo va bien si el n° de individuos de cada clase va disminuyendo con la edad.
Conclusión: la diferencia entre la tabla dinámica y la estática es que en la estática todos
los datos se toman en un momento determinado, mientras que en la dinámica se va
haciendo el conteo a lo largo del tiempo.
3. - Curvas de supervivencia
La supervivencia ( lx ) la podemos representar frente a la edad (x)
Con esta representación obtenemos las curvas de supervivencia que pueden tener formas
diversas:
a. La supervivencia es muy alta a lo largo de toda la vida de los individuos hasta que
llegan a viejos y entonces decae. La mayoría de la mortalidad se concentra en los
ancianos
b. La tasa de mortalidad se mantiene cte. a lo largo de toda la edad de los individuos,
es decir que no depende de la edad.
c. Existe poca supervivencia en los estadios juveniles, pero los que sobreviven se
mantienen hasta el final de la vida
Aplicaciones Estas tablas tienen bastante utilidad en nuestro ámbito de trabajo:
Es fundamental conocer la demografía de la población cuando sabemos que una población
tiene riesgos de desaparecer. En este caso hay que tomar medidas, las cuales a veces no son
eficientes porque no se conoce la demografía de la población. Lo correcto sería establecer
primero las distintas fases de vida de la especie y poner el n° de individuos que hay en cada
fase. Con esto podemos averiguar que paso es el que produce que la población no prospere.
En cuanto localizamos esa fase, nos tendríamos que centrar en ella y estudiar cual es el
problema.
También el hacer tablas de vida nos permite ver cual de nuestras actuaciones va a
ser la más eficaz.
En poblaciones adultas nos permite adelantarnos a la disminución de la población.
Tema 13: Crecimiento de poblaciones
13.1 Modelos de crecimientos de poblaciones
Sirven para predecir el tamaño futuro de la población. Hay cuatro tipos (va
aumentando la complejidad) y todos asumen que las poblaciones están aisladas:
61
Caso 1: Generaciones discretas
Esto quiere decir que las distintas generaciones no llegan a solaparse en el tiempo,
sino que se reemplazan. En este caso si representamos la variación temporal respecto del
tiempo:
En este caso las variaciones de tamaño se concentran en momentos discretos que
corresponden a la duración de una generación. Esto ocurre con plantas anuales y con
muchos invertebrados, los cuales tienen una vida muy corta y se reproducen solo una vez
de manera que las hembras ponen los huevos y se mueren por eso no se solapan las
generaciones.
Para poder modalizar este comportamiento vamos a utilizar algunos parámetros que
sacamos de las tablas de vida:
Ro = lx mx
Nos indica el n° promedio de descendientes que deja un individuo al final de su vida. Con
esta idea podemos calcular el tamaño de una población a lo largo de varias generaciones.
Entonces si conocemos el tamaño inicial de la población (No ) y la tasa básica de
reproducción (Ro ) podemos saber el tamaño de las generaciones siguientes.
Nt = No Rot donde t es el n° de generaciones
Esta es la ecuación que resume el tipo de crecimiento en el modelo 1. Crecimiento
geométrico. En algunas ocasiones en lugar de poner Ro se pone X que es la tasa de crecimiento
geométrico y es:
= Nt+1/ Nt
Es una tasa infinita porque se calcula para un intervalo de tiempo determinado. Si ese
intervalo de tiempo coincide con la duración de una generación entonces:
= Ro
Por lo tanto estas dos expresiones no son exactamente iguales:
Nt = No Rot Nt = No
t
puede tomar los siguientes valores:
- = 1 la población está en equilibrio
- > 1 la población crece.
- < 1 la población decrece
Si aplicamos esta ecuación y la representamos obtendremos la siguiente curva:
Tienden a infinito porque Ro > 1 pero si le diéramos un valor < 1la población se
extinguiría.
Pero el problema que tiene este modelo es que no tiene en cuenta que al aumentar tan
rápidamente las poblaciones los recursos se agotan, por eso el modelo acepta que los
recursos son ilimitados.
Caso 2: Generaciones solapadas
Ahora las generaciones se solapan, es decir, no hay una sola reproducción a lo largo
de un año. En este caso las variaciones del tamaño de la población no se producen en
momentos discretos, sino que van a ser continuas en el tiempo.
En este caso Ro no sirve, sino que necesitamos una tasa de crecimiento instantánea
y vamos a trabajar con ecuaciones diferenciales:
dN/dt = No r
Donde r es la tasa de incremento per cápita instantánea.
62
r = b – d
Si integramos:
Nt = No ert
Esta es la ecuación del crecimiento del caso 2 que es un modelo de crecimiento
exponencial. (se conoce todo excepto t)
Los valores de r pueden ser:
- r = 0 población en equilibrio
- r> 0 población crece
- r >0 población decrece
Ahora para calcular r tenemos en cuenta las dos ecuaciones vistas:
Nt = No t
Nt = No ert
El resultado por lo tanto será:
r = ln
Si ahora damos valores a No y a r y calculamos Nt :
N° individuos r = 0,28 (la población tiende a infinito)
r = - 0,13(la población se extingue) años
Este modelo tampoco es realista porque está asumiendo que los recursos en la
naturaleza son ilimitados. Sin embargo se ha visto que hay población que siguen un
crecimiento exponencial por lo menos durante un intervalo de tiempo.
Ahora vemos los casos 3 y 4 que son las correcciones de estos anteriores porque asumen
que los recursos son ilimitados.
Caso 3: Generaciones discretas, recursos limitados
La capacidad de carga (k) es el tamaño máximo de individuos que puede tener una
población en función del n° de recursos de un ambiente. De manera que si el tamaño de la
población supera el valor de k la población disminuirá. A este k también se le llama Neq .
Ahora vamos a hacer que dependa del tamaño de la población (es decir, ahora ya no
va a ser cte. como en el caso 1 ya que también esto era un error).
= 1 – b (N - Neq )
b = cte.
N = tamaño de la población
Neq = k = cte.
El valor de N para distintas situaciones es:
- N < Neq > 1 y la población crecerá
- N = Neq . = 1 y la población esta en equilibrio
- N > Neq . < 1 y la población disminuirá
Al término de correlación se le suele llamar z y queda:
= 1 – bz
Este tipo de modelo sigue un crecimiento logístico.
63
Caso 4: Generaciones solapadas, recursos limitados Distinguimos entre la tasa de crecimiento instantánea real (r) y la tasa de
crecimiento instantánea máxima (rm).
r = rm (1- N /k)
Ahora r depende de la diferencia que hay entre el tamaño de la población (N) y la
capacidad de carga (k). Los valores que tenemos ahora son:
- N < k r > 0 población crece
- N = k r = 0 población en equilibrio
- N > k r < 0 población decrece.
Si sustituimos r en la ecuación del caso 2:
dN/dt = No rm (1- N /k)
Si integramos esta ecuación:
Nt = k / 1+ b ert
A este modelo también se le llama crecimiento logístico ya que tienen una asíntota
que es como el techo y esto es la capacidad de carga.
13.2 Factores que regulan el crecimiento de las poblaciones
Los dos últimos modelos llegan a un techo o equilibrio, pero en realidad en la
Naturaleza las poblaciones no están en equilibrio sino que sufren oscilaciones a
consecuencia de dos factores:
Factores abióticos: a. Disponibilidad de recursos
b. Clima
c. Catástrofes (inundaciones, terremotos...)
Factores bióticos: a. Depredadores
b. Enfermedades
c. Competencia
d. Plagas
Más importante que la naturaleza del factor es la forma de actuar. Los factores
abióticos son independientes de la densidad porque el efecto que producen sobre una
población es independiente de si la densidad de población es alta o baja.
Los factores bióticos si que dependen de la densidad de población, por ejemplo, si hay
mayor n° de individuos, las enfermedades se propagan más deprisa. A estos factores
bióticos se les llama dependientes de la densidad.
Unas veces son más importantes los abióticos y otras veces lo son los bióticos, esto
depende de la población. En general, en poblaciones con densidades bajas influirán más los
aspectos abióticos. Son poblaciones que no llegan nunca a la capacidad de carga. En
cambio, en las poblaciones con densidades altas, es decir que tienen una población más
cercana a la capacidad de carga, en éstas poblaciones tienen más importancia los factores
bióticos.
13.3 Efectos de los factores reguladores
Ambos factores pueden producir dos tipos de efectos:
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1. Directos: por ejemplo, el efecto que tiene la temperatura sobre los la natalidad en
muchos individuos, en algunos peces, el aumento de temperatura aumenta su natalidad.
2. Indirectos: estos efectos están mediados por algún factor intermedio. Ej. se estudiaron
fluctuaciones en el tamaño de la población del pinzón en unas islas. El tamaño de su
población va teniendo fluctuaciones y se observa que la fluctuación de la línea de
precipitaciones es paralela a la de la población del pinzón. La precipitación no tiene
ningún efecto sobre el pinzón pero si sobre las poblaciones de plantas de semillas de
las que se alimenta el pinzón, por lo que es un efecto indirecto.
A veces una causa provoca una cascada de efectos, es decir, hay varios pasos
intermedios, por lo que hay factores que en principio parecen no estar relacionados y en
realidad si que lo están.
Nota: La velocidad de crecimiento es menor tanto si la densidad es alta como si es baja y
es mayor en el tramo intermedio. Esto se ve muy bien en el crecimiento logístico con
generaciones solapadas (caso 4).
Tema 14: Historias de vida
14.1 Concepto de historias de vida
Cuando nos imaginamos cualquier organismo nos lo imaginamos en la fase adulta.
Esto no es así pues un organismo pasa por una serie de etapas desde que nace hasta que
muere y la historia de vida es un patrón de todas las etapas.
Historia de vida: es el patrón de crecimiento, diferenciación, reserva y producción de un
organismo a lo largo de su vida. Estos cuatro compartimentos son sumideros de energía, es
decir, los organismos tienen que invertir energía en esos cuatro procesos, pero la energía es
limitada.
Si el organismo gasta energía en reproducirse no puede hacerlo en crecer.
La forma en la que un individuo distribuye su energía es lo que da lugar a su
historia de vida.
El estudio de la historia de vida se centra en tres aspectos:
1. Describir la historia de vida de cada especie. Esta descripción es un patrón.
2. El porqué: cuando conocemos un patrón podemos preguntarnos el porqué de la
historia de vida.
3. Conocer el significado adaptativo de cada historia de vida. Es decir, conocer las
ventajas que le confiere a cada organismo tener una historia de vida determinada.
14.2 Descripción de historia de vida
Hay muchas variables que nos permiten conocer las historias de vida de las
especies:
Longevidad: hay especies que viven muy poco tiempo y hay otras que pueden vivir miles
de años.
Tamaño corporal: hay organismos muy grandes y otros muy pequeños. Cada uno tiene sus
ventajas y sus inconvenientes.
Ej. un organismo grande tiene más posibilidades de depredar y cazar presas y además es
más longevo por norma general que un organismo pequeño. Los organismos grandes
tienen mayor facilidad para obtener los recursos (los árboles altos al crecer más captan más
luz).
65
Velocidad de desarrollo: Hay organismos que en muy pocos meses alcanzan la madurez,
mientras que hay otros que necesitan años. Esto también está relacionado con las dos
características anteriores, es decir que un organismo grande se desarrolla más lentamente y
vive más tiempo que uno pequeño.
14.3 Estrategia reproductiva de los organismos
El resto de características que vamos a ver forman parte de un apartado especial que
es la estrategia reproductiva.
La estrategia reproductiva es algo fundamental. La selección natural selecciona a los
individuos que por sus características son más capaces de formar un mayor n° de
descendientes, por lo que decimos que la selección natural actúa también sobre la
estrategia reproductiva.
1. Selección del periodo pre-reproductivo: Es el periodo juvenil en el que crece y se
desarrolla un individuo, pero en el que todavía no es capaz de reproducirse. Hay
especies en las que este periodo es más corto que el periodo reproductivo y hay otras
especies en las que ocurre lo contrario. Un individuo puede invertir la energía que
tienen en reproducirse o en seguir creciendo. Esto lo puede realizar en cualquier
momento de su vida. A veces es mejor esperar a tener un mayor tamaño para
reproducirse y otras veces no compensa. Los factores ambientales
que favorecen la reproducción temprana son: - la temperatura
- cuando las probabilidades de
morir aumentan drásticamente a lo largo de la vida de un individuo lo que se selecciona
es una reproducción temprana para asegurar la descendencia antes de morir.
Probabilidad de muerte. Las causas ambientales que favorecen una
reproducción temprana son por ejemplo en un ambiente en el que se producen
perturbaciones con mucha frecuencia (incendios, inundaciones... por eso se selecciona
una reproducción temprana). Un ejemplo es la roturación en los campos de cultivo. En
estos campos hay semillas de hierbas que germinan y el hombre las destroza una vez al
año, al arar la tierra. Si el arado pasa cuando la planta ya ha soltado sus semillas
entonces la planta aparecerá de nuevo en ese cultivo, y por ello se seleccionan en este
tipo de plantas reproducciones tempranas. El precio de una reproducción temprana es
que la energía que pierden en la reproducción no la pueden invertir para crecer por lo
que son plantas muy pequeñas.
2. Tipo de reproducción: Hace referencia a si es reproducción sexual o asexual (también
llamada vegetativa). Cada tipo de reproducción tiene sus ventajas e inconvenientes. La
principal ventaja de la reproducción sexual es que aumenta la diversidad genética de
las poblaciones, es decir al producirse una recombinación de cromosomas de los dos
gametos esto hace que aumente también la adaptación al medio. El principal
inconveniente de la reproducción sexual es la búsqueda de pareja porque esto implica
un problema y un gasto de energía.
3. Sistema de emparejamiento: Relaciones que se establecen entre el macho y la
hembra. Hay dos tipos:
a. Monogamia: El macho se empareja con una sola hembra
b. Poligamia: hay dos tipos:
- Poligimia: un macho se reproduce con varias hembras. -
Poliandria: la hembra se reproduce con varios machos Hay varias hipótesis
que explican esto: I. Una de ellas se basa en que
hay ambientes homo- y heterogéneos. En un ambiente homogéneo cada macho domina
un fragmento de ese territorio y la cantidad de recursos estaría repartida por igual. La 1ª
hembra puede elegir a cualquier macho. La 2ª hembra que llegue se emparejara con
cualquier macho menos con el que ya está emparejado porque esto conllevaría tener
66
menos recursos puesto que los tendría que repartir con la otra hembra. Este ambiente
conlleva a la monogamia. En cambio en medios heterogéneos, los machos más
dominantes establecerán su territorio en las zonas más ricas es decir, con más recursos,
los machos intermedios establecerán su territorio en las zonas intermedias y los machos
más débiles se quedarán con las zonas que sobren, las más pobres. La 1ª hembra que
llegue se emparejará con el macho más dominante del territorio puesto que tiene la
mejor zona (la más rica) La 2ª hembra se puede ir con otro macho a un terreno más
pobre, o quizá prefiera compartir el macho más dominante y el territorio lleno de
recursos con otra hembra. En este caso se favorece la poligamia. Esto explica la
poligamia y la monogamia en especies territoriales.
II. Se basa en la aportación que hace el macho a la
alimentación y cuidado de la descendencia. Si macho y hembra contribuyen por igual,
entonces se favorecerá la monogamia (aves) El caso de los mamíferos es distinto
porque al principio la hembra es la única que alimenta a los descendientes, en este caso
el macho puede sacar más beneficios yéndose a buscar a otra hembra porque el
quedarse con la 1ª hembra no aumenta la supervivencia de la prole (en las aves si
aumenta porque el macho alimentaba y cuidaba de las crías)En este último caso se
favorece la poligamia.
4. Cuidados parentales: hay dos tipos:
a. Prenatales: Se da en los mamíferos placentarios. El feto se desarrolla bastante
dentro de la hembra antes de nacer, por lo que el individuo nace con la posibilidad de
defenderse. b.
Postnatales: Los padres cuidan de su descendencia durante un tiempo. Esto aumenta la
supervivencia de la prole pero supone un gasto energético para los padres, por lo que
puede disminuir la supervivencia de los padres. Los cuidados parentales son más
intensos a medida que ascendemos en la escala evolutiva. En los invertebrados los
cuidados parentales son escasos (y a veces no hay). La excepción a esto son las
hormigas y las abejas. Los animales que más cuidados parentales proporcionan son los
mamíferos pues proporcionan cuidados prenatales y postnatales.
5. Número de eventos reproductivos: un organismo puede reproducirse una vez en su
vida entonces decimos que es un organismo semélparo y en cambio el organismo
iteróparo se reproduce varias veces en su vida. a. Organismo
semélparo: son las especies de vida corta. Como la reproducción es lo último que hacen
en su vida gastan todas sus energías en ella. (plantas anuales)(invertebrados con fase
pupa). b. Organismos iteróparos: son más
longevos y cada vez que se reproducen tienen que reservar parte de su energía para
seguir viviendo y volver a reproducirse. La energía que se invierte es menor en
iteróparos. Hay animales que son muy longevos pero que solo se
reproducen una vez (salmón)
14.4 Clasificación de historias de vida
Todas las características anteriores configuran lo que llamamos estrategia de vida.
Hay multitud de estrategias de vida de manera que a los ecólogos les interesa encontrar un
marco conceptual para clasificar las estrategias Dos tipos de clasificaciones:
Modelo r/k: clasifica todas las estrategias en dos grandes grupos la r y la k
Se desarrolló originalmente para explicar las estrategias de vida de los animales. r y
k son los nombres de las estrategias extremas que definen el modelo. Hacen referencia a
los parámetros de las ecuaciones logísticas del tema anterior.
En los estrategas de la r el factor rn es el que más pesa en la determinación de las
variaciones del tamaño de la población y en los estrategas de la k lo que más pesa es la k.
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Vamos a ver las condiciones ambientales que favorecen una estrategia u otra:
Si estamos en una situación de fluctuaciones:
Este tipo de catástrofes evita que el tamaño de la población se acerque a la k y por
lo tanto las densidades son bajas. Estas catástrofes afectan a todos los individuos de
manera que serán seleccionados aquellos individuos que tengan una mayor tasa de
reproducción (rn) .En este tipo de ambientes la característica fundamental que está
seleccionando el ambiente es la tasa de reproducción y por eso se le llama estrategia de la
r. Las poblaciones de estrategia de la r van a estar reguladas por factores abióticos que son
independientes de la densidad (catástrofes naturales) Suponemos un ambiente estable
donde los recursos son ctes. Si no hay factores abióticos que marquen el crecimiento de la
población, éstas crecerán hasta rozar la capacidad de carga. Cuando la población está cerca
de la capacidad de carga la característica que se selecciona es la competencia, es decir, el
factor de selección es la competencia y se seleccionan habilidades diferentes a la tasa de
reproducción. Estos organismos se llaman estrategas de la k. Este tipo de poblaciones está
controlada por factores bióticos dependientes de la densidad.
Vamos a ver como son los estrategas según las características anteriores:
r k
Tamaño pequeños grandes
Longevidad corta Larga
Duración periodo
Reproducción. corto largo
Veloc. Desarrollo Rápida Corta
Cuidados
parentales pocas muchas
Modelo CSR de Grime: clasifica las estrategias en tres grupos. Se desarrolla para
plantas. Asume que en la Naturaleza hay dos grupos de fuerzas selectivas que limitan el
crecimiento de las plantas:
Estrés: cualquier limitación de un recurso útil para las plantas
Perturbaciones: cualquier factor que supone una pérdida de biomasa.
En un ambiente donde no hay estrés ni perturbación limita el crecimiento la competencia.
Se basa en la combinación del estrés y la perturbación
Pert. alta Perturbación baja
Estrés alto --------------- S
Estrés bajo R C (competidores)
En un ambiente con mucho estrés y poca perturbación (desierto) se selecciona la
estrategia S (stress-tolerant) Con estrés bajo y perturbación alta (orilla de un río) se
selecciona la estrategia R (ruderal). Cuando hay mucho estrés y perturbación no vive nada.
S,C y R son las estrategias extremas. Para situar cualquier planta dentro del sistema de esas
tres estrategias utiliza tres coordenadas:
Lo que se hace es situar las especies en el triángulo según el grado de estrés y perturbación.
