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LICEO Nº 1 JAVIERA CARRERA
DEPTO. BIOLOGIA
ECOLOGÍA
El concepto de Ecología fue propuesto por Ernst Haeckel en 1886 quien estudió no sólo los organismos, sino
también el medio que lo rodea. El ecosistema es el objeto de estudio de la ecología y está constituido por 3
componentes físicos (atmósfera, litosfera e hidrosfera) ó FACTORES ABIÓTICOS denominados también
Biótopo y un componente vivo, la Biocenosis que corresponden a los FACTORES BIÓTICOS.
POBLACION
Es el conjunto de individuos de las mismas especies que ocupan un lugar y tiempo determinado, que
además tienen descendencia fértil. En los ecosistemas cada población ocupa un espacio físico llamado
HABITAT y cumple un papel determinado, el NICHO ECOLOGICO, para el cuál está adaptado, obtiene sus
recursos y determina su medio de vida.
PROPIEDADES
1. Densidad es el número de organismos por unidad espacial. La unidad espacial depende del medio
habitado por la población. Si es un medio acuático será una unidad de volumen. Si se trata del medio
aéreo o el fondo marino la unidad será una unidad de superficie.
2. Distribución es la manera en que los organismos de una población se ubican en el espacio, hay tres
tipos de distribución en todas las poblaciones:
1.- AZAROSA.- al azar la cual no muestra ningún patrón en un área determinada.
2.-AGREGADA.- amontonada o apiñonada muestra una serie de conjuntos donde se
concentran los individuos de la misma población.
3.-UNIFORME.-lineal en la cual los organismos de la población están separados más o
menos uniformemente como resultado de la territorialidad.
3. Estructura de edades o etaria:
La población se divide en 3 períodos ecológicos: pre-reproductivo, reproductivo, post-reproductivo. La
Estructura de edades o etaria es la proporción de cada una de las clases de edades respecto de las demás
en un momento determinado y se representa en la Pirámides de edades.
La relación entre los grupos etarios determina si una población crece rápida o lentamente o puede decrecer.
Un gran numero de individuos jóvenes hace que la base de la pirámide sea amplia, cuando ellos lleguen a la
edad reproductiva harán que la clase juvenil crezca más, por lo tanto, la población crecerá, por el contrario, si
una gran proporción de individuos forma parte de las clases de individuos viejos, la población decrecerá.
Se presentan los siguientes ejemplos de pirámides de edades:
A: En expansión
B: Estable
C: En contracción
4. Natalidad: es el cociente entre el número de individuos que nacen en una unidad de tiempo dentro de la
población y el tamaño de la población.
5. Mortalidad: es el cociente entre el número de individuos que mueren en una unidad de tiempo dentro de la
población y el tamaño de la población.
En una población es más importante el número de individuos que sobreviven que los que mueren, por lo que la
mortalidad se expresa como la probabilidad de supervivencia o como la esperanza de vida, que corresponde al
número de años que le queda por vivir a los miembros de una población.
Esto se gráfica en las curvas de sobrevivencia que pueden ser de 3 tipos:
Tipo I: Los individuos viven hasta el final de la
esperanza de vida fisiológica, es representado por
una curva convexa, por ejemplo humanos,
mamíferos y algunos vegetales
Tipo II: La mortalidad es constante a todas las
edades, se identifica por una línea recta, ej aves,
roedores, reptiles.
Tipo III: La mortalidad es alta al principio de la
vida, se identifica por una curva cóncava, ej
peces, invertebrados y algunas plantas.
6. Migraciones: Movimiento de individuos
dentro de la población. Inmigración: es la
llegada de organismos de las mismas
especies a la población. Se mide mediante la
Tasa de Inmigración que es el cociente entre individuos llegados en una unidad de tiempo y el tamaño
de la población. Emigración es la salida de organismos de la población a otro lugar. Se mide mediante
la Tasa de Emigración que es el cociente entre individuos emigrados en una unidad de tiempo y el
tamaño de la población.
CRECIMIENTO POBLACIONAL
Corresponde al cambio en el número de individuos que tiene una población a través del tiempo y depende
directamente de la densidad. Los factores que influyen sobre el crecimiento son:



Potencial
Biótico:
capacidad
de
reproducción
si
las
condiciones
ambientales son óptimas
Resistencia ambiental: Condiciones
ambientales que regulan el crecimiento
de la población
Capacidad de carga: Número promedio
de individuos que el ambiente es capaz
de sostener en un conjunto determinado
de condiciones.
TASA DE CRECIEMIENTO POBLACIONAL
Es el incremento del número de individuos en una
unidad de tiempo y depende de la natalidad, mortalidad y migración. Existen 2 modelos de crecimiento
poblacional:

Crecimiento
exponencial:
Comienza
lentamente y luego aumenta bruscamente
cuando el número de individuos reproductores
aumenta en cada generación hasta que la
resistencia ambiental llega a su límite. La
gráfica se designa con una curva en forma de
J.
Crecimiento logístico: Luego de un crecimiento
exponencial, las poblaciones tienden a estabilizarse en
un tamaño máximo o según la capacidad de carga. Se
representa en forma de una curva S
ESTRATEGIAS DE VIDA
Según Arthur y Wilson clasificaron las estrategias en r y K
r
Muchas crías
Maduración rápida
1 sola reproducción
Poco o ningún cuidado parental
Ej. Bacterias
K
Pocas crías
Maduración lenta
Muchas ocasiones de reproducción
Cuidado parental intenso
Ej, mamíferos
REGULACIÓN DEL TAMAÑO POBLACIONAL
FACTOR LIMITANTE: Corresponden a factores ambientales bióticos a abióticos que pueden limitar la magnitud
de las poblaciones biológicas, pueden ser dependientes o independientes de la densidad.
Factores independientes de la densidad: son aquellos factores que eliminan a los individuos o reducen los
índices de reproducción sin considerar la densidad de la población. Es posible que el factor más importante sea
el clima y las condiciones meteorológicas. También son factores de este tipo los Fenómenos catastrófico y la
disponibilidad a recursos alimenticios.
Factores dependientes de la densidad: son aquellos que provocan cambios en la tasa de natalidad o en la de
mortalidad a medida que cambia la densidad de la población.
Son ejemplos de este tipo de factores: la competencia, los depredadores, las enfermedades.
La valencia ecológica
Campo o intervalo de tolerancia de una especie respecto a un factor cualquiera (pH, Luz, temperatura, salinidad).
o
o
Especie euróica: Se adaptan a
márgenes más amplios de valencia
ecológica (mayor tolerancia), estrategas r.
Especie estenoica: se adaptan a
márgenes estrechos de la valencia
ecológica (menos tolerantes), estrategas
K
COMUNIDADES
Conjunto de individuos de diferente especie que habitan un lugar y tiempo determinado.
En ecología, una biocenosis (también llamada comunidad biótica o ecológica) es el conjunto de organismos
de cualquier especie (vegetal y animal) que coexisten en un espacio definido (el biotopo) que ofrece las
condiciones exteriores necesarias para su supervivencia. Un biotopo y una biocenosis constituyen un
ecosistema.
1. COMPOSICIÓN:
-
Abundancia: Corresponde a la densidad de la población
Diversidad: Variedad de especies que constituye una comunidad
Dominancia: especie que sobresale en una comunidad ya sea por número, tamaño, capacidad agresiva,
etc. Esta especie generalmente le da el nombre a la comunidad.
2. LÍMITES DE LA COMUNIDAD:
Es difícil establecer con claridad los límites de la comunidad, sobretodo en biotopos muy extensa como el
océano, donde las comunidades se superponen unas con otras.
Existen zonas de transición entre comunidades llamadas ECOTONOS, por ejemplo la frontera entre un bosque y
una pradera, la orilla de un río, la zona intermareal, etc.
Los ecotonos son zonas de gran tensión ecológica, debido a la competencia que se establece entre individuos
ambas comunidades para lograr invadir el biotopo contrario.
3. SUCESIÓN ECOLÓGICA
Cambio estructural en una comunidad que comienza con unos pocos invasores fuertes llamados PIONEROS que
si encuentran las condiciones adecuadas y se establecen forman una COMUNIDAD CLIMAX. La sucesión tiene
2 formas principales:
-
Sucesión primaria: una comunidad coloniza un suelo virgen, donde no existe rastro de otra comunidad.
Este proceso puede tomar miles de años.
Sucesión secundaria: se desarrolla una nueva comunidad después de una preexistente.
Las poblaciones pioneras son estrategas r, fácilmente adaptables al medio. Mientras que las especies que se
establecen en la etapa climax son estrategas K.
4. INTERACCIONES EN LA COMUNIDAD
Entre las especies que forman una comunidad se establecen diferentes tipos de relaciones de
interdependencia, que pueden ser de competencia (por el espacio, el alimento, la luz o el agua) o de
dependencia:
Simbiosis
Tipo de interacción biológica en la cual una especie no puede vivir sin la otra, es decir, se benefician
mutuamente. A los organismos involucrados se les denomina simbiontes. Por ejemplo la relación hombre –
Escherichia coli.
Existe discrepancia sobre si el término debe reservarse para las relaciones de mutualismo (es decir, aquellas en
que todos los simbiontes salen beneficiados), las relaciones de mutualismo necesarias para la supervivencia de
todos los simbiontes o extenderse a todas las relaciones interespecíficas, como ocurre en el idioma inglés, entre
otros. En la actualidad lo más corriente es que se consideren a todas las relaciones interespecíficas, como
relaciones simbióticas.
Existen muchos tipos de relaciones interespecíficas, como por ejemplo:



el parasitismo, en la que la asociación es desventajosa o destructiva para alguno de los miembros;
el mutualismo en la que la asociación es ventajosa, o a menudo necesaria para uno o ambos y no es
dañina para ninguno de los dos;
el comensalismo, en la que un miembro de la asociación se beneficia mientras que el otro no se ve
afectado.
Un ejemplo típico de simbiosis es la relación entre la anémona de mar y el cangrejo ermitaño: el cangrejo
"ofrece" desplazamiento a la anémona y ésta le ofrece protección con sus tentáculos venenosos. Otro ejemplo es
el del gobio de Luther, un pez, y una gamba ciega. La gamba excava una madriguera con sus fuertes patas y
permite que el pez la ocupe también. A cambio, éste actúa como lazarillo, guiando a la gamba en la búsqueda de
alimento. La gamba toca con sus antenas la cola del pez y éste la mueve cuando detecta algún peligro: en ese
caso, los dos se retiran hacia la madriguera. También es interesante la micorriza como asociación simbiótica.
Parasitismo
Es una interacción biológica entre dos organismos, en la que uno de los organismos (el parásito) consigue la
mayor parte del beneficio de una relación estrecha con otro, el huésped u hospedador. El parasitismo puede
ser considerado un caso particular de predación o, por usar un término menos equívoco, de consumo. Los
parásitos que viven dentro del organismo hospedador se llaman endoparásitos y aquellos que viven fuera,
reciben el nombre de ectoparásitos. Un parásito que mata al organismo donde se hospeda es llamado
parasitoide. Algunos parásitos son parásitos sociales, obteniendo ventaja de interacciones con miembros de
una especie social, como son los áfidos, las hormigas o las termitas.
Comensalismo
Se define como una relación interespecífica entre dos organismos vivientes, donde uno de los individuos se
beneficia y el otro no se ve perjudicado ni beneficiado. El término comensalismo proviene del latín com mensa,
que significa "compartiendo la mesa". Originalmente fue usado para describir el uso de comida de desecho por
parte de un segundo animal, como los carroñeros que siguen a los animales de caza, pero esperan hasta que el
primero termina de comer. Otras formas de comensalismo incluyen:

Foresis: usado por el segundo organismo para transportarse. Ejemplos: la rémora sobre el tiburón o los
ácaros sobre los excrementos de insectos.

Inquilinismo: cuando el segundo organismo se hospeda dentro del primero. Ejemplos: plantas parásitas
que viven sobre los árboles como algunas orquídeas, o aves como el pájaro carpintero, que vive en los
agujeros que hace en los árboles.

Metabiótico o tanatocresia: es una dependencia más indirecta, en el que el segundo organismo usa
algo del primero, sin embargo después de la muerte del mismo. Un ejemplo es el cangrejo ermitaño que
usa la concha para proteger su cuerpo. Algunos autores lo denominan tanatocresis (tanatos, muerte).
Depredación
En Ecología la depredación consiste en la caza y muerte que sufren algunos individuos de algunas especies
(presa), por parte de otros que se los comen llamados depredadores o predadores.
Un mismo individuo puede ser depredador de unos seres y presa de otros. En la depredación hay una especie
perjudicada que es la presa y otra que es la beneficiada que es el depredador, pasando la energía en el sentido
presa a depredador. Hay que resaltar que tanto los depredadores controlan el número de individuos que
componen la especie presa, como las presas controlan al número de predadores, ejemplo: el león y la cebra.
Desde el punto de vista ecológico, las interacciones depredador- presa influyen en el tamaño de las poblaciones
y sobre la estructura de la comunidad como puede observarse en el siguiente gráfico:
- - - - -
-
pumas
_______ guanacos
Competencia
Es una forma de interacción que puede darse entre individuos de una misma especie (
intraespecífica ) o de diferentes especies ( interespecífica ) que utilizan los
mismos recursos y que se ven perjudicados por esta relación.
El grado de competencia es proporcional a la magnitud de la superposición de nichos
ecológicos de las especies en competencia.
El microbiólogo ruso G.F Gausse en el año 1934, formuló el Principio de exclusión
competitiva a partir de su experimento con 2 especies del género paramecium , como aparece en los
siguientes gráficos:
GRAFICO 1 : Ambas especies se cultivan en ambientes separados.
GRAFICO 2: Ambas especies se encuentran en cultivo mixto
Al ocupar el mismo habitat, la competencia que se genera es muy intensa, determinado el desplazamiento o la
extinción de una de ellas.
ECOSISTEMA
Un ecosistema es una unidad de organización biológica constituida por todos los organismos de un área dada y
el ambiente en el que viven. Está caracterizado por las interacciones entre los componentes vivos (bióticos) y no
vivos (abióticos), conectados por un flujo unidireccional de energía desde el sol a través de los autótrofos y los
heterótrofos, y un reciclamiento de elementos minerales y otros materiales inorgánicos. La fuente última de
energía para la mayoría de los ecosistemas es el sol.
Existen 2 tipos de organismos en el ecosistema:
AUTÓTROFOS: son aquellos que pueden utilizar diferentes fuentes de energía para sintetizar sustancias
orgánicas a partir de sustancias inorgánicas, por ejemplo: fotosíntesis y quimiosíntesis.
HETERÓTROFOS: son aquellos que no pueden producir moléculas orgánicas a partir de fuentes inorgánicas y
por ello degradan, asimilan y desintegran sustancias químicas para satisfacer sus necesidades.
NIVELES TRÓFICOS
El paso de energía de un organismo a otro ocurre a lo largo de una cadena trófica o alimentaria que consiste en
una secuencia de organismos relacionados unos con otros como presa y predador. El primero es comido por el
segundo, el segundo por el tercero y así sucesivamente en una serie de niveles alimentarios o niveles tróficos.
Un ecosistema que se auto sustenta contienen , necesariamente tres de estos niveles: productores , que
habitualmente son plantas o algas; consumidores, que por lo general son animales o detritívoros , que viven de
los desechos animales y de los tejidos vegetales y de animales muertos; y descomponedores que degradan la
materia orgánica hasta sus componentes primarios inorgánicos.
El primer NIVEL TRÓFICO de una trama
alimentaria siempre está ocupado por un
PRODUCTOR , que es un organismo
autótrofo. En tierra, el productor
habitualmente es una planta; en
ecosistemas acuáticos, habitualmente, un
alga. Estos organismos fotosintéticos usan
energía lumínica para hacer carbohidratos y
otros compuestos, que luego se
transforman en fuentes de energía química.
Los productores sobrepasan en peso a los
CONSUMIDORES; el 99% de toda la
materia orgánica del mundo vivo está
constituida por plantas y algas. Los
consumidores y descomponedores son
todos heterótrofos y combinados sólo dan
cuenta del l % de la materia orgánica.
Los CONSUMIDORES PRIMARIOS (HERBÍVOROS) comen a los productores y representan el 2º nivel trófico.
Un carnívoro que come a un herbívoro es un CONSUMIDOR SECUNDARIO y ocupa el 3º nivel trófico y así
sucesivamente. A veces, algunos carnívoros se comen a otros carnívoros y ocupan el 4º nivel trófico y
representan a los CONSUMIDORES 3º. En promedio, aproximadamente el 10% de la energía transferida en
cada nivel trófico es almacenada en tejido corporal; del 90% restante, parte se usa en el metabolismo del
organismo y parte no se asimila. Esta energía no asimilada es utilizada por los DETRITÍVOS, como los
carroñeros: buitres, cóndores, cangrejos y lombrices de tierra que son consumidores que comen presas muertas
en lugar de vivas y, finalmente, llega a los DESCOMPONEDORES. Los descomponedores están representados
por bacterias y hongos que se sustentan de despojos y desechos y se han especializado en aprovechar fuentes
de energía química como la celulosa y los productos de desecho nitrogenados que no son utilizados por los
animales. Estos organismos son muy importantes ya que permiten ciclar la materia y devolverla al ecosistema.
En la mayoría de los ecosistemas, las cadenas alimentarias están entrelazadas en complejas tramas, con
muchas ramas e interconexiones. La relación de cada especie con otra en esta trama alimentaria es una
dimensión importante de su nicho ecológico.
Diagrama de una red trófica en la tundra ártica, durante la primavera y el verano.
Las flechas indican la dirección del flujo de energía. Esta red alimentaria está muy simplificada. En realidad,
forman parte de ella un número de especies de plantas y animales mucho mayor que el representado.
TRANSFERENCIAS DE ENERGÍA EN EL ECOSISTEMA
Las transferencias de energía en el mundo de los seres vivos sigue las mismas leyes que en el mundo físico.
Como lo establecen la 1º y 2º ley de la termodinámica, las transferencias de energía de un nivel trófico a otro son
bastante bajas ya que una gran parte de la energía transferida se pierde en forma de calor. Es decir, la cantidad
de energía que parte y la cantidad de energía que llega al último nivel trófico son significativamente diferentes. La
brevedad de las cadenas tróficas, es decir, el hecho de que sean tan cortas, fue atribuida desde hace tiempo a la
ineficiencia involucrada en la transferencia de energía de un nivel trófico a otro, una explicación que, como tantas
otras en ecología, está ahora sufriendo una revisión crítica. Sin embargo, en general, sólo un 10% de la energía
almacenada en una planta se convierte en biomasa animal en el herbívoro que come esa planta. Se encuentra
una relación semejante en cada nivel sucesivo.
El cálculo empírico del 10% es sólo una estimación grosera. Las mediciones reales muestran amplias
variaciones en las eficiencias de transferencia, desde menos del 1% a más del 20%, dependiendo de las
especies de que se traten. El flujo de energía con grandes pérdidas en cada pasaje al nivel sucesivo puede ser
representado en forma de Pirámide. Las relaciones energéticas entre los niveles tróficos determinan la
estructura de un ecosistema en función de la cantidad de energía, cantidad de organismos y de la cantidad
de biomasa presente.
Pirámide de energía
Una proporción relativamente pequeña de la
energía del sistema es transferida en cada
nivel trófico. Gran parte de la energía se
invierte en el metabolismo y se mide como
calorías perdidas en la respiración.
Pirámide de Biomasa
Biomasa: es un término abreviado y útil que significa el peso seco
total de todos los organismos que se mide en un momento dado.
Pirámides numéricas para a) un ecosistema de pradera en
la que el número de productores primarios (gramíneas) es
grande y b) un bosque templado en el que un solo productor
primario, un árbol, puede soportar a un número grande de
herbívoros.