Ecología relaciones poblacionales y efecto antrópico

GUÍA Nº 15 COMPLEMENTARIA BIOLOGÍA: ECOLOGÍA DE POBLACIONES

En esta guía nos centraremos principalmente en explicar que son las poblaciones y las comunidades, eso si, no podemos dejar de mencionar los niveles de organización existentes, que estudia la ecología. Estos son: Individuo: Es cualquier ser vivo, de cualquier especie. Por ejemplo: un gato, un perro, un elefante, un naranjo, un humano, una mosca, una araña, una salmonella, una pulga, una euglena, un hongo, una lombriz de tierra, una avestruz, etc.

Especie: Es un conjunto de individuos que poseen el mismo genoma. Genoma es el conjunto de genes que determinan las características fenotípicas de una especie. Por ejemplo: Felis catus (gato), Paramecium caudatum (Protozoo), Homo sapiens (Humano), etc.

Población: Es un conjunto de individuos que pertenecen a la misma especie y que ocupan el mismo hábitat. Por ejemplo, población de ranas en un estanque, población de ballenas en la patagonia Argentina, población de alerces en el sur Chileno, etc.

Comunidad: Es un conjunto de poblaciones interactuando entre sí, ocupando el mismo hábitat. Por ejemplo: una comunidad de semidesierto formada por espinos, escorpiones, escarabajos y lagartijas.

Ecosistema: Es la combinación e interacción entre los factores bióticos o biocenoticos (vivos) y los factores abióticos o biotopos (inertes) en la naturaleza. También se dice que es una interacción entre una comunidad y el ambiente que le rodea. Ejemplo, charcas, lagos, océanos, cultivos, bosques, etc.

Bioma: Es un conjunto de comunidades ecológicas que ocupan la misma área geográfica. Están determinados primordialmente por el clima, por ejemplo: tundra, desierto, bosque templado caducifolio, bosque de coníferas, bosque tropical lluvioso, etc.

Biosfera: Unidad ecológica constituida por el conjunto de todos los ecosistemas del planeta Tierra.

Es la parte de nuestro planeta habitada por todos los seres vivos.

Ecología de poblaciones: También llamada autoecología, es una rama de la ecología que estudia las poblaciones formadas por los organismos de una misma especie desde el punto de vista de su tamaño (número de individuos), estructura (sexo y edad) y dinámica (variación en el tiempo). También es conocida con el nombre más genérico de demografía ecológica o demoecología.

1

Una población desde el punto de vista ecológico se define como "el conjunto de individuos de la misma especies que ocupan un lugar y tiempo determinado, que además tienen descendencia fértil". Los atributos o características que se estudian en todas las poblaciones son: natalidad, mortalidad, inmigración y emigración.

Natalidad: Se refiere al número de individuos que nacen en el tiempo dentro de la población, por lo tanto la población aumenta y se representa con signo positivo (+). Habitualmente se considera la tasa bruta de natalidad, o simplemente tasa de natalidad, como el número de nacimientos por cada 1.000 habitantes en un año determinado. La tasa de fertilidad es el promedio de hijos por madre y la población disminuye cuando es menor de dos.

Tasa bruta de natalidad = (nacimientos/población) x 1000 Los largos años de caída de la natalidad en los países más desarrollados está provocando un problema quizá más grave que el de la explosión de demográfica, es la implosión demográfica.

Mortalidad: Es el número de individuos que mueren en el tiempo dentro de la población, por lo tanto la población disminuye y se representa con signo negativo (-). La tasa bruta de mortalidad es un indicador demográfico que señala el número de defunciones de una población por cada mil habitantes, durante un periodo de tiempo determinado, generalmente un año.

Tasa bruta de mortalidad = (defunciones/población) x 1000 Se considera: -Alta tasa de mortalidad si supera el 30 ‰.

-Moderada tasa de mortalidad entre 15 y 30 ‰.

-Baja tasa de mortalidad por debajo del 15 ‰.

Generalmente en los países menos desarrollados la tasa de mortalidad y natalidad es más alta, mientras que en los más desarrollados la tasa de mortalidad y natalidad es más baja. La tasa de mortalidad está inversamente relacionada con la esperanza de vida al nacer, de tal manera que cuanta más esperanza de vida tenga un individuo en su nacimiento, menos tasa de mortalidad tiene la población.

Inmigración: La inmigración es la llegada de organismos de la misma especies a la población, se representa con signo +. Bajo el contexto humano es la entrada de manera permanente o semipermanente de la 2

población humana a un país determinado, proveniente de otro país de origen. Un inmigrante es alguien que intenta residir permanentemente, no un visitante casual o turista. Puede incluir a las migraciones masivas producidas antes de la consolidación de un estado, nación y también a los desplazamientos dentro del mismo país: migración interna y éxodo rural. La emigración es un fenómeno inherente a ésta, pues se refiere a la salida del país o lugar de origen.

Desde el punto de vista económico existen dos tipos de inmigrantes que incrementan la fuerza laboral de los países. Países como Estados Unidos siguen siendo en la actualidad el destino de mano de obra calificada, necesaria ante el fuerte desarrollo tecnológico actual, procedente de países como la India o China. En Europa es más común la llegada de mano de obra no calificada procedente sobre todo de antiguas colonias, que incrementa la mano de obra disponible para cubrir los puestos más bajos.

La inmigración es uno de los fenómenos mundiales más controvertidos. Todas las naciones desarrolladas (y buena parte de las subdesarrolladas) restringen fuertemente el flujo migratorio, justificándolo económicamente en la competencia desleal que representaría para los ciudadanos una mano de obra a bajos costos y la carga que representarían los inmigrantes a los servicios sociales de carácter público. La razón de fondo puede ser muchas veces el temor de que la cultura nacional se vea ahogada por una oleada de inmigrantes, especialmente cuando los inmigrantes son de otra raza, religión o idioma. El aumento de la inmigración en Europa se ha combinado con la xenofobia tradicional. A pesar de las razones aducidas, la política de cierre de fronteras, plantea serios problemas de respeto a los derechos humanos. Especialmente, cuando un país pide a otro que no permita la libre salida de sus ciudadanos. En este caso, se produce una clara violación del artículo 13 de la Declaración Universal de los Derechos Humanos, que dice así: 1) Toda persona tiene derecho a circular libremente y a elegir su residencia en el territorio de un estado.

2) Toda persona tiene derecho a salir de cualquier país, incluso del propio, y a regresar a su país.

Emigración: Es la salida de organismos de la población a otro lugar, se representa con signo -. Consiste en dejar el propio país o la propia región para establecerse en otro o en otros distintos. Forma parte del concepto más amplio de las migraciones de población.

Los países que registran más emigración en la actualidad suelen ser los pertenecientes al denominado tercer mundo o países en vías de desarrollo, pero en otras épocas fueron los europeos quienes emigraron a otros países en busca de una mejor vida.

3

Las emigraciones han llegado a ser uno de los problemas mas graves que enfrenta hoy la humanidad, por la precariedad en que deben vivir millones de personas. Las razones que empujan a las personas a emigrar de sus países acostumbran a ser complejas y bastante diversas.

Densidad poblacional: Se refiere al número de organismos por unidad de área en donde se ubica la población, por ejemplo: dos espinos por metro cuadrado o cuatro truchas por metro cúbico. Depende directamente de cuatro factores: la tasa de natalidad y de inmigración, que la hacen aumentar, y la tasa de mortalidad y de emigración, que la hacen disminuir. Estos factores, a su vez, se ven afectados por otros tales como la competencia intraespecífica (competencia entre los organismos de la población), el contagio de enfermedades, el estrés social, la territorialidad, etc.; los cuales ejercen un efecto más inhibidor del crecimiento poblacional en la medida en que las poblaciones son más densas, por lo que ayudan a mantener la densidad poblacional constante, a diferencia de factores cuyo efecto no tiene una magnitud que dependa de la densidad (denso-independientes), como los climáticos, las inundaciones y los terremotos.

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) Azar: En la cual no muestra ningún patrón en un área determinada.

2) Conglomerado: Muestra una serie de conjuntos donde se concentran los individuos de la misma población.

3) Uniforme: En la cual los organismos de la población están separados más o menos uniformemente. Esta distribución se da principalmente en las cosechas agrícolas.

Los tres patrones básicos de distribución espacial observados en las poblaciones naturales son: a) Azar. b) Conglomerado. c) Uniforme o regular.

4

Los círculos pueden representar individuos de la misma especie, poblaciones de la misma especie o poblaciones de especies diferentes. La determinación de los patrones de distribución requiere una observación cuidadosa y el trazado de mapas precisos, repetidos en diversas áreas y en momentos diferentes.

Crecimiento poblacional: Una gran parte de la ecología de poblaciones es matemática, ya que buena parte de su esfuerzo se dirige a construir modelos de la dinámica de poblaciones, los cuales deben ser evaluados y refinados a través de la observación en el terreno y el trabajo experimental. La ecología de poblaciones trabaja a través de muestreos y censos para comprobar la estructura de la población (su distribución en clases de edad y sexo) y estimar parámetros como natalidad, mortalidad, tasa intrínseca de crecimiento (r) o capacidad de carga del hábitat (K).

El crecimiento poblacional es el cambio en la cantidad de individuos (delta N) en un lapso (delta t).

Por ejemplo: si en enero del 2000 la población tenía 1500 individuos y en enero del 2001 tuvo 2500, la población creció a una tasa de 1000 individuos por año en ese lapso. Este es un ejemplo de crecimiento positivo y decimos al respecto que aumentó el “tamaño poblacional" (refiriéndonos al número de individuos y no al área geográfica que ocupan), Si la población hubiese disminuido de tamaño hablaríamos de crecimiento negativo y si se hubiese mantenido igual, de crecimiento nulo.

Crecimiento exponencial: Al ser introducida en un medio ambiente favorable con abundantes recursos, una pequeña población puede experimentar un crecimiento geométrico o exponencial. Muchas poblaciones experimentan un crecimiento exponencial en las primeras etapas de la colonización de un hábitat, ya que se apoderan de un nicho infraexplotado o expulsan a otras poblaciones de uno rentable. Las poblaciones que siguen creciendo exponencialmente, no obstante, acaban llevando al límite los recursos y entran con rapidez en declive debido a algún acontecimiento catastrófico como una hambruna, una epidemia o la competencia con otras especies. En términos generales, las poblaciones de plantas y animales que se caracterizan por experimentar ciclos de crecimiento exponencial son especies con abundante descendencia y se ocupan poco de sus crías o producen abundantes semillas con pocas reservas alimenticias. Estas especies, que acostumbran a tener una vida corta, se dispersan con rapidez y son capaces de colonizar medios ambientes hostiles o alterados. A menudo reciben el nombre de especies oportunistas.

Respecto de las estrategias de vida, podemos distinguir entre la de los organismos pequeños que se reproducen una o pocas veces, produciendo muchos descendientes a los que dedican poco cuidado, estas características pertenecen a una estrategia r; y la de los organismos de mayor tamaño, que se reproducen varias veces en su vida produciendo pocos descendientes, a los que dedican cuidado, es una estrategia K. La expresión matemática para un crecimiento poblacional (dN/dt) sin restricciones ambientales es el producto del tamaño poblacional (N) por la tasa de crecimiento per cápita (r), que refleja el potencial

5

reproductivo de la población. Esta expresión (dN/dt = rN) corresponde a un crecimiento exponencial.

Curva de crecimiento exponencial

Crecimiento logístico o sigmoideo: Otras poblaciones tienden a crecer de forma exponencial al comienzo y logísticamente a continuación, es decir, su crecimiento va disminuyendo al ir aumentando la población, y se estabiliza al alcanzar los límites de la capacidad de sustentación de su ambiente. A través de diversos mecanismos reguladores, tales poblaciones mantienen un cierto equilibrio entre su tamaño y los recursos disponibles. Los animales que muestran este tipo de crecimiento poblacional tienden a tener menos crías, pero les proporcionan atención familiar; las plantas producen grandes semillas con considerables reservas alimenticias. Estos organismos tienen una vida larga, tasas de dispersión bajas y son malos colonizadores de hábitat alterados. Suelen responder a los cambios en la densidad de población (número de organismos por unidad de superficie) con cambios en las tasas de natalidad y de mortalidad en lugar de la dispersión. Cuando la población se aproxima al límite de los recursos disponibles (capacidad de carga), las tasas de natalidad disminuyen y las de mortalidad entre jóvenes y adultos aumentan. La capacidad de carga (K) se genera cuando el tamaño poblacional alcanza la máxima cantidad de individuos que ese ambiente puede soportar.

La expresión matemática de este crecimiento sigmoideo agrega a la formula anterior un factor de corrección (K) que toma en cuenta la resistencia ambiental, quedando dN/dt = rN (K-N)/K. Como ocurre con el crecimiento exponencial, hay una fase de establecimiento inicial en que el crecimiento de la población es relativamente lento (1), seguido de una fase de aceleración rápida (2). Luego, a medida que la población se aproxima a la capacidad de carga del ambiente, la tasa de crecimiento se hace más lenta (3 y 4) y finalmente se estabiliza (5), aunque puede haber fluctuaciones alrededor de la capacidad de carga. Otros patrones de crecimiento observados en las poblaciones naturales son considerablemente más complejos.

6

Curva de crecimiento logístico o sigmoideo

La población también tiene patrones de mortalidad característicos con un riesgo variable de muerte en diferentes edades. Una propiedad relacionada es la estructura etaria de la población, o sea, las proporciones de individuos de edades diferentes. La estructura de edades es un factor importante para predecir el crecimiento futuro de una población.

Curvas de supervivencia representativas

7

En la ostra, la mortalidad es extremadamente elevada durante la etapa larvaria de vida libre pero, una vez que el individuo se adhiere a un sustrato favorable, la expectativa de vida se nivela. Entre las Hydras, la tasa de mortalidad es la misma en todas las edades. La curva punteada en la parte superior del gráfico corresponde a una población hipotética en la cual todos los individuos de la especie viven durante un lapso promedio; en otras palabras, es una población en la cual todos los individuos mueren aproximadamente a la misma edad. El hecho de que la curva para los humanos se aproxime a esta curva hipotética indicaría que la población humana en conjunto está alcanzando alguna edad uniforme de mortalidad programada genéticamente.

Estructura de edades de la población humana de la India

Esta forma piramidal es característica de las naciones en desarrollo, donde la mitad de la población tiene menos de 20 años. En ausencia de emigración, la población puede permanecer con el mismo tamaño si las tasas de mortalidad son tan elevadas como las tasas de natalidad. Incluso si los 8

miembros de la generación actual de la India limitaran el tamaño de sus familias a uno o dos hijos por pareja (lo que significa reducir la tasa actual de natalidad a la mitad) el crecimiento de la población no se nivelaría hasta aproximadamente el año 2040, y lo haría a un nivel muy por encima de los mil millones de habitantes.

La regulación del tamaño de la población: Aunque a menudo es difícil comprender por qué ocurren fluctuaciones en el tamaño de las poblaciones, este conocimiento puede ser de gran importancia, porque las fluctuaciones de las poblaciones de una especie pueden tener efectos profundos, para bien o para mal, sobre las poblaciones de otras especies, incluyendo a la especie humana.

Entre las influencias que afectan el tamaño y la densidad de una población hay factores limitantes específicos, que difieren en poblaciones diferentes. De importancia crítica es la gama de tolerancia que muestran los organismos hacia factores tales como la luz, temperatura, agua, salinidad, espacio para la nidificación y escasez (o exceso) de los nutrientes necesarios, por nombrar sólo algunos factores abióticos. Si cualquier requerimiento esencial es escaso, o cualquier característica del ambiente es demasiado extrema, no es posible que la población crezca, aunque todas las otras necesidades estén satisfechas.

Principio de los factores limitantes

Cada especie tiene una curva característica de variación del tamaño poblacional para cada factor limitante de su ambiente. En las zonas de intolerancia los individuos no pueden sobrevivir. En las zonas de estrés fisiológico, algunos individuos son capaces de sobrevivir, pero la población no puede crecer. En la franja óptima, la población puede prosperar.

9

Los ecólogos dividen frecuentemente a los factores que influyen en el crecimiento de una población en factores dependientes e independientes de la densidad. Los factores que provocan cambios en la tasa de natalidad o en la tasa de mortalidad a medida que cambia la densidad de población, se llaman denso-dependientes.

Muchos factores operan sobre las poblaciones de manera dependiente de la densidad. A medida que la población aumenta, puede agotar sus reservas de alimento, lo que lleva a un incremento de la competencia entre los miembros de la población. Esto finalmente conduce a una tasa de mortalidad más alta o a una tasa de natalidad más baja. Los predadores pueden ser atraídos hacia áreas en las cuales la densidad de las presas sea elevada, capturando así una mayor proporción de la población. Del mismo modo, las enfermedades pueden difundirse más fácilmente cuando la densidad de la población es alta. Las perturbaciones ambientales actúan frecuentemente como factores independientes de la densidad (terremotos, tsunamis, avalanchas, aluviones, etc.).

Algunas poblaciones experimentan ciclos regulares de aumento y declinación, fenómenos que todavía hoy son poco comprendidos.

Estrategias de vida: Dentro de las llamadas estrategias de vida de las poblaciones, las propiedades más interesantes y variables están en las estrategias de reproducción, que son grupos de características coadaptadas que afectan la supervivencia y la reproducción. Algunos autores utilizan el término historias de vida para denominar a estas estrategias. ¿En qué condiciones, por ejemplo, favorecerá la selección natural a un organismo que produce 2 millones de descendientes microscópicos en una sola camada, como ocurre con una ostra, en oposición a un organismo que tiene una sola cría grande, como un elefante?

Como resultado de ciertos estudios, los biólogos se han percatado de que las estrategias de reproducción varían de un individuo a otro dentro de una población y también de una población a otra entre organismos emparentados. En otras palabras, los patrones comprenden variaciones determinadas genéticamente y sometidas a la selección natural.

A lo largo de su vida, los organismos enfrentan un compromiso entre la cantidad de tiempo y la energía que asignan a distintas actividades. Es decir, un aumento en la asignación a una actividad (por ejemplo búsqueda de alimento) implica una reducción en el tiempo y energía disponibles para otras actividades por ejemplo, el cuidado de crías. Un determinado balance en la distribución de energía entre diferentes funciones resulta en una determinada estrategia adaptativa de un organismo, y las condiciones ambientales en las que va ser competitivamente exitoso.

Las estrategias reproductivas alternativas han recibido diversos nombres. Se las llamó pródigas y prudentes, señalando que a pesar de los aparentes juicios de valor de estos vocablos, pródigo, puede ser exitoso en ciertas circunstancias en que prudente no lo es. También se ha definido pródigo como oportunista y prudente como de equilibrio. Hablando en general, la estrategia pródiga u oportunista parecería resultar más adaptativa, por ejemplo, para especies de malezas, 10

colonizadoras de campos abiertos, mientras que la estrategia prudente o de equilibrio parecería más adaptativa para una población en su capacidad de carga. Por esta razón, Robert MacArthur y E.O. Wilson propusieron que las estrategias pueden ser clasificadas como selección r o selección K. Sin embargo, esta propuesta ha sido considerada como una simplificación excesiva. Muchas especies tienen claramente características de selección r así como de selección K. Por ejemplo, algunas especies de estrellas de mar que aparecen en la zona intermareas tienen vidas largas (una característica de selección K) y producen numerosos huevos (una característica de selección r).

Otras especies exhiben estrategias de selección r en algunos momentos de su ciclo vital y estrategias de selección K en otros momentos.

El fenotipo de los organismos varía en cierta medida frente a cambios en el ambiente. Esta capacidad de respuesta, que es también susceptible a la selección natural, se denomina plasticidad fenotípica.

Una población que se reproduce asexualmente puede incrementar su número mucho más rápidamente que una población que tiene reproducción sexual. La reproducción asexual tiene otras ventajas adicionales. Por ejemplo, muchas plantas se reproducen por medio de estolones y, al hacerlo, son capaces de crecer hasta cubrir un área muy grande. Todas las plantas producidas representan un sólo genotipo. Una nueva planta que se desarrolla de esta manera tiene un aporte continuo de recursos procedente de la planta madre y, de este modo, una probabilidad mucho mayor de sobrevivir.

Curvas de supervivencia de poblaciones de Ranunculus repens (botón de oro)

11

De 100 plantas que comenzaron de semillas (curva inferior), sólo dos (2%) estaban aún vivas 20 meses después. De las 225 plantas que se originaron de estolones, 30 (más del 15%) se encontraban aún vivas después de 20 meses (curva superior). Estas plantas reciben apoyo de la planta materna durante el crecimiento temprano.

Los organismos oportunistas que explotan rápidamente un ambiente y luego emigran, parecerían llevar existencias riesgosas como individuos y como especies. Sin embargo, las poblaciones de estos organismos se caracterizan por poseer una notable capacidad de recuperación, porque pueden reconstruir rápidamente una población a partir de unos pocos individuos. Por el contrario, las poblaciones compuestas por individuos de vida larga y de maduración lenta, que parecerían tener una alta probabilidad de supervivencia a largo plazo, son muy lentas para recuperarse cuando se reduce su tamaño.

Comunidades ecológicas: El planeta Tierra contiene sistemas naturales perfectamente adaptados a las condiciones físicas que en él prevalecen. Dichos sistemas forman en conjunto la biosfera, dentro de la cual, funcionan armoniosamente los sistemas climáticos, geológicos y biológicos del planeta. La biosfera de nuestro planeta es capaz de abastecerse por sí sola de todas las sustancias y alimentos necesarios para mantener la vida.

Las comunidades de consumidores (gente, hormigas, ostras o leones) forman parte de este complejo natural y ninguna especie viviente (planta o animal) puede vivir aislada de este gigantesco sistema ecológico. La humanidad también depende de los sistemas ecológicos para asegurar su existencia en la Tierra. Por esto, el funcionamiento de los ecosistemas que componen la biosfera reviste gran importancia para el hombre, quien apenas comienza a percatarse de la vulnerabilidad de estos sistemas.

12

En el presente trabajo el término "sistema" es utilizado como sinónimo de ecosistema, el ecosistema es el concepto ecológico que comprende el biótopo y la comunidad de vida a la que éste pertenece, de estos dos componentes estudiaremos sólo a uno de ellos, la comunidad en forma general y resumida definiendo y utilizando los términos precisos para una mejor comprensión con algunos ejemplos característicos. El estudio del funcionamiento y la conservación de estas comunidades y la difusión de estos conocimientos son obligatorios, no sólo a los que nos dedicamos al estudio de las ciencias, sino también al resto de la población puesto que también habitamos en los mismos sistemas que ellos.

La comunidad, llamada también comunidad biótica, es un nivel de organización natural que incluye todas las poblaciones de un área dada y en un tiempo dado, la comunidad y el ambiente no viviente funcionan juntos como un sistema ecológico o ecosistema. Las comunidades naturales contienen un tremendo y desconcertante número de especies, tantas que de hecho, nadie ha identificado y catalogado todas las especies de plantas animales y microbios, que se encuentran en cualquier área grande, como por ejemplo: una hectárea de bosque amazónico.

Cualquier comunidad es una unidad relativamente independiente compuesta por animales y plantas que viven juntos en interdependencia. Como en una comunidad humana, los miembros están especializados en funciones o nichos ecológicos particulares, por este motivo existen los productores, consumidores y descomponedores, organizados en una compleja red (trama trófica).

En ciertas comunidades los miembros pueden tener forma y tamaños característicos, los que se hallan en un tronco caído son pequeños y algunas veces aplanados, los del agua corriente tienen forma navicular, este tipo de comunidades pequeña es dependiente de otras mayores o similares.

Las mayores comunidades terrestres y acuáticas presentan estratificación, es decir, diferentes niveles de acuerdo al lugar del biótopo en el que viven o su posición en la cadena alimenticia o nivel trófico, por lo general, este tipo de comunidades es relativamente independiente de otras, necesitando sólo de la energía solar para mantenerse. Las comunidades presentan diversos tipos de especialización, distribución, estabilidad, etc.

Sucesión ecológica en las comunidades: Ninguna comunidad es permanente; algunas cambian bruscamente, otras persisten durante años o siglos. Típicamente en cualquier lugar, existe una secuencia o sucesión de comunidades: en primer lugar existe una fase exploradora, luego cambian gradualmente, maduran (estos cambios no son reversibles) y finalmente llega una fase relativamente estable o de equilibrio, denominado clímax ecológico.

En la sucesión de comunidades primero se dan pequeños cambios llamados microsucesiones que en forma progresiva vienen a conformar la sucesión principal. Las sucesiones se dan por cambios en los factores abióticos (humedad, temperatura, movimientos orogénicos, deshielos, etc.) o por la llegada o introducción de organismos foráneos u oportunistas que originan una serie de competencias con las especies autóctonas y en la que se impone la más adaptada, por esto las sucesiones están relacionadas con la evolución de las especies. Cuando una comunidad natural se 13

destruye por causas naturales o por intervención humana y el área donde previamente estuvieron es ocupada por otra decimos que ha ocurrido una sucesión secundaria.

Un ejemplo claro es la sucesión primaria es: líquenes à musgos à helechos à plantas à arbustos à árboles, si posteriormente ocurre un incendio, ocurrirá una sucesión secundaria, esta será más rápida, debido a que el suelo ya se formo, por lo tanto la nueva colonización (secundaria) se demorará mucho menos tiempo que la anterior.

El principio de la sucesión ecológica tiene importancia práctica para el hombre. Cualquier campo que sea arado y luego abandonado presenta una secuencia de vegetaciones sucesivas y con ellas especies animales diferentes para cada secuencia de vegetales. Todo cambio en los caracteres físicos o biológicos del ambiente afectará evidentemente a todas las especies, poblaciones y comunidades en distinto grado.

Distribución, métodos y factores que la regulan la sucesión ecológica: Ninguna especie animal se encuentra uniformemente distribuida por toda la Tierra, sino que ocupa un área de distribución. La extensión completa en tierra o en el agua en que se presenta una especie se denomina distribución geográfica; y la clase de ambiente en que vive su distribución ecológica. La distribución geológica de una especie depende de su existencia en el pasado. El estudio de la distribución de los animales y plantas y de los factores que sobre ellas influyen es el objeto de estudio de la zoogeografía y fitogeografía. Las comunidades vegetales dominantes en su estado clímax tienen una fisonomía distinta a la de otras comunidades de plantas, las cuales a su vez determinan el tipo de comunidades de animales. Las condiciones edáficas, atmosféricas o hídricas especiales son las que determinan una zona de vida y cada una de estas, posee un tipo distinto de comunidad, por tanto, podemos deducir que las comunidades se distribuyen en desiertos, estepas, bosques y tundras con sus respectivas variantes; y están adaptadas a las condiciones abióticas que imperan en ellas (esta clasificación no incluye a los microclimas ni a otros casos excepcionales).

Los factores externos que limitan la distribución de denominan barreras. Entre éstas se hallan: 1) Barreras físicas: Como la tierra para los animales acuáticos y el agua para la mayor parte de los animales terrestres o la variación de las características del suelo y del agua.

2) Barreras climáticas: Como la temperatura (media, estacional o extrema), la humedad (relativa, media, anual o mensual), etc.

3) Barreras biológicas: Como la ausencia del alimento apropiado o la presencia de competidores eficaces, enemigos, enfermedades, etc.

Cada especie de planta o animal tiene un límite de tolerancia (máximo o mínimo) a cada factor de su ambiente, como lo mencionamos anteriormente. En las plantas la tolerancia a los venenos del suelo o del alimento puede ser estrecha, mientras que a las diferentes longitudes de onda del

14

espectro que utiliza para la fotosíntesis es amplia. Los cambios de un factor más allá de los límites de tolerancia tienen como consecuencia la migración o la muerte, o la sobrevivencia de sólo los individuos mejor adaptados (más tolerantes) a las condiciones alteradas. La distribución de las comunidades está limitada por la suma total de influencias externas, muchas de las cuales son interdependientes. No obstante, la distribución y el equilibrio de una población están sujetos en último término a la ley del mínimo de Liebig, pues está limitada por el factor esencial que se presenta en cantidad menor o por alguna fase o condición crítica para la cual, la especie tiene poca posibilidad de adaptación. Las ostras, por ejemplo, pueden vivir en aguas de distinta salinidad, pero solamente se reproducen sí la temperatura pasa de un cierto mínimo.

Las barreras de transición entre 2 o más comunidades diversas se denominan ecotonos, este límite es una zona de unión que puede ser escaso o de una extensión lineal considerable, pero en todo caso es más angosto que las áreas de las comunidades adyacentes. Un ecotono suele contener a los organismos de cada una de las comunidades y además organismos que son característicos de la comunidad ecotonal, por lo que se dice que estas comunidades son muy ricas en diversidad y que caracterizan a un lugar determinado. La tendencia hacia una diversidad y densidad aumentada en las uniones de las comunidades se denomina efecto de borde.

Densidad, diversidad y similaridad en las comunidades: Se entiende por densidad al número de individuos de una misma especie que conforman una población por área o volumen del espacio vital que ocupan, a más individuos más densidad. El término densidad no debe confundirse con diversidad que es el número de poblaciones de especies diferentes de individuos que conforman una comunidad. Estos fenómenos de diversidad y densidad están sujetos a interrelaciones dinámicas. Las poblaciones en las comunidades son poco diversas cuando están sujetos a factores fisicoquímicos fuertemente limitativos pero la densidad aumenta si una población se ha adaptado a estos factores. Cuando las poblaciones en una comunidad están controlados biológicamente la diversidad es alta, es decir cuando las interrelaciones del ecosistema aumentan o se relacionan directamente con su estabilidad.

Al describir una comunidad, luego de análisis y muestreos, nos lleva a comparar con otras en el mismo o diferentes tiempos. Esto nos conllevará a demostrar la similitud y disimilitud entre las áreas muestreadas y por ende, la heterogeneidad ambiental en la cual se asienta la comunidad. Los índices de similitud y diversidad son importantes pues nos permiten determinar las similitudes de las poblaciones de las comunidades y la riqueza de una zona, ya sea para trabajarla o conservarla, o también para repoblar con una especie que esta en vías de desaparecer y que es importante para el desarrollo correcto de la comunidad.

Interacciones en la comunidad:

15

Las principales influencias sobre el crecimiento de las poblaciones están relacionadas con diversas interacciones, que son las que mantienen unida a la comunidad. Las principales formas que interactúan las especies son las relaciones interespecíficas y las intraespecíficas.

Relaciones interespecíficas: Simbiosis: La simbiosis es una asociación íntima y a largo plazo entre organismos de dos especies diferentes.

Las relaciones simbióticas prolongadas pueden dar como resultado cambios evolutivos profundos en los organismos que intervienen, como en el caso de los líquenes, una de las simbiosis más antiguas y ecológicamente más exitosas. Se considera generalmente que existen dos tipos de relaciones simbióticas: el mutualismo y el comensalismo.

Mutualismo: Se denomina así cuando la presencia o actividad de un individuo de una especie favorece a otra y viceversa. Ejemplo de mutualismo es la relación entre polinizadores y especies vegetales con flores, el polinizador que visita a una flor busca y recibe alimento (polen, néctar), y en el proceso de alimentación parte de su cuerpo entra en contacto con los órganos reproductivos de la flor (ovarios femeninos y estambres masculinos) por lo que su cuerpo queda impregnado de granos de polen (células reproductivas masculinas) de una flor. Al visitar a una segunda flor los granos de polen de la primera flor llegan a los órganos reproductores femeninos produciéndose la fecundación de la segunda flor con células masculinas de la primera flor. La acción de transporte y polinización efectuada por el polinizador (abeja o colibrí) es beneficiosa para la especie vegetal que permite cumplir así su ciclo de vida, mientras que para el polinizador el beneficio es trófico, ya que obtiene su alimento de este modo. Como otro ejemplo, tenemos: Las anémonas protegen al cangrejo y a su vez obtienen movilidad y así una gama de alimentación más amplia, por su asociación con el cangrejo. Los cangrejos ermitaños, que periódicamente se mudan a conchas nuevas más grandes, logran que las anémonas se muden con ellos.

Anémonas de mar en la parte posterior de una concha de caracol, ocupada por un cangrejo ermitaño

16

Las relaciones de mutualismo pueden ser facultativas si es que ambas especies pueden vivir normalmente sin la interacción con la otra (aunque se beneficien en caso de interactuar) u obligatorias, cuando los individuos de ambas especies no pueden vivir sin la otra. Un ejemplo de mutualismo obligado es el caso de la flora bacteriana (conjunto de especies de bacterias y hongos) presente en el tracto digestivo de la mayoría de las especies, por ejemplos, de los mamíferos (incluyendo al hombre), que permite que estos organismos puedan hacer una digestión normal de ciertos alimentos, a la vez que producen ciertas sustancias que resultan ser esenciales para el organismo que les hace de hospedador (vitaminas y aminoácidos). Las bacterias no pueden vivir fuera del tracto digestivo y dependen de la ingestión de elementos por parte de mamífero para poder obtener su alimento.

Las situaciones de mutualismo obligadas son denominadas simbiosis y simbiontes a cada uno de los organismos o especies; por otro lado, el mutualismo facultativo suele denominarse también como protocooperación o mutualismo propiamente dicho.

Comensalismo: Aquí una de las especies se beneficia en tanto que la otra no es ayudada ni dañada en grado alguno.

Competencia: Cuando escasea un recurso compartido, los organismos compiten por él, y los que lo hacen con mayor éxito sobreviven. En algunas poblaciones vegetales y animales, los individuos pueden compartir los recursos de tal modo que ninguno de ellos obtenga la cantidad suficiente para sobrevivir como adulto o reproducirse. Entre otras poblaciones, vegetales y animales, los individuos 17

dominantes se apoderan de la totalidad de los recursos y los demás quedan excluidos.

Individualmente, las plantas tienden a aferrarse al lugar donde arraigan hasta que pierden vigor o mueren, e impiden que sobrevivan otros individuos controlando la luz, la humedad y los nutrientes del entorno.

Muchos animales tienen una organización social muy desarrollada a través de la cual se distribuyen recursos como el espacio, los alimentos y la pareja entre los miembros dominantes de la población.

Estas interacciones competitivas pueden manifestarse en forma de dominancia social, en la que los individuos dominantes excluyen a los subdominantes de un determinado recurso, o en forma de territorialidad, en la que los individuos dominantes dividen el espacio en áreas excluyentes, que ellos mismos se encargan de defender. Los individuos subdominantes o excluidos se ven obligados a vivir en hábitats más pobres, a sobrevivir sin el recurso en cuestión o a abandonar el área.

Muchos de estos animales mueren de hambre, por exposición a los elementos y víctimas de los depredadores.

Como ejemplo de competencia, hablaremos de los resultados de los experimentos de Gause con dos especies de Paramecium (protozoos) demostraron el principio de que si dos especies se encuentran en competencia directa por el mismo recurso limitado (en este caso alimento) una elimina a la otra. Paramecium caudatum y Paramecium aurelia fueron cultivados primero separadamente en condiciones controladas y con un constante suministro de alimento. Como puede verse, P. aurelia creció mucho más rápidamente que P. caudatum, indicando que P. aurelia utiliza los suministros de alimentos disponibles de un modo más eficiente. Cuando los dos protistas fueron cultivados juntos, la especie que crecía más rápidamente superó en números y eliminó a la especie que crecía más lentamente.

Experimentos de Gause con dos especies de Paramecium

La competencia entre los miembros de especies diferentes provoca el reparto de los recursos de la comunidad. Las plantas, por ejemplo, tienen raíces que penetran en el suelo hasta diferentes profundidades. Algunas tienen raíces superficiales que les permiten utilizar la humedad y los

18

nutrientes próximos a la superficie. Otras que crecen en el mismo lugar tienen raíces profundas que les permiten explotar una humedad y unos nutrientes no disponibles para las primeras.

Depredación: Una de las interacciones fundamentales es la depredación o consumo de un organismo viviente, vegetal o animal, por otro. Si bien sirve para hacer circular la energía y los nutrientes por el ecosistema, la depredación puede también controlar la población y favorecer la selección natural eliminando a los menos aptos. Así pues, un conejo es un depredador de la hierba, del mismo modo que el zorro es un depredador de conejos. La depredación de las plantas incluye la defoliación y el consumo de semillas y frutos. La abundancia de los depredadores de plantas, o herbívoros, influye directamente sobre el crecimiento y la supervivencia de los carnívoros. Es decir, las interacciones depredador-presa a un determinado nivel trófico influyen sobre las relaciones depredador-presa en el siguiente. En ciertas comunidades, los depredadores llegan a reducir hasta tal punto las poblaciones de sus presas que en la misma zona pueden coexistir varias especies en competencia porque ninguna de ellas abunda lo suficiente como para controlar un recurso. No obstante, cuando disminuye el número de depredadores, o estos desaparecen, la especie dominante tiende a excluir a las competidoras, reduciendo así la diversidad de especies.

Parasitismo: Es otro tipo de interacción depredador-presa. Un parásito es un consumidor que se alimenta de otro organismo vivo, hospedado viviendo sobre o en el organismo hospedante por toda o la mayor parte de la vida del mismo. El parasitismo es una forma especial de depredación en la que el depredador (parásito) es mucho menor que su presa (hospedador y vive sobre o en su presa viva. El parásito se nutre del hospedador, al que debilita gradualmente. Esto puede matar o no a este ultimo. Las tenias, organismos que causan enfermedades y otros parásitos, viven dentro de sus hospederos (endoparásitos). Los piojos, garrapatas, mosquitos se adhieren al exterior de sus hospedadores (ectoparásitos).

19

Algunos parásitos pueden moverse de un hospedador a otro, como hacen las pulgas de los perros.

Otros pueden pasar su vida adulta adheridos o insertados en un sólo organismo hospedante como por ejemplo: las tenias o lombriz solitaria, que se hospedan y alimentan en los intestinos de los humanos y animales, alcanzando en algunos casos los 4 metros de longitud.

Relaciones intraespecíficas: Los individuos con una composición genética que les permite sobrevivir antes cambios en las condiciones ambientales, generalmente producen más descendientes que los que no tienen tales rasgos, que transmiten a sus descendientes un proceso conocido como reproducción diferencial.

El proceso por el cual algunos genes y combinaciones de estos son reproducidos en una población más que otros se llama selección natural.

El cambio en la composición genética de una población expuesta a condiciones ambientales nuevas resultantes de la reproducción diferencial de los tipos genéticos (genotipos) y la selección natural, se llama evolución biológica o simplemente evolución.

Las especies difieren ampliamente en cuan rápidamente pueden evolucionar a través de la selección natural. El requisito primario es que algunos individuos de una población deben ser capaces de sobrevivir y reproducirse cuando hay un cambio ambiental. La capacidad para hacerlo depende del grado de diversidad de genes de la especie, el grado de cambio ambiental y cuan rápido tiene lugar ese cambio. Cuando el grado de cambio ambiental o cuando la velocidad a la que ocurre aumenta, se requiere mayor diversidad genética para la sobrevivencia.

Coevolución: Es la evolución conjunta de dos especies no emparentadas que tienen una estrecha relación ecológica, es decir, que la evolución de una de las especies depende en parte de la evolución de la otra. La coevolución también desempeña un papel en las relaciones depredador-presa. Con el paso del tiempo, al ir desarrollando el depredador formas más eficaces de capturar a su presa, ésta desarrolla mecanismos para evitar su captura. Las plantas han desarrollado mecanismos defensivos como espinas, púas, vainas duras para las semillas y savia venenosa o de mal sabor para disuadir a sus consumidores potenciales. Algunos herbívoros son capaces de superar estas defensas y atacar a la planta. Ciertos insectos, como la mariposa monarca, pueden incorporar a sus propios tejidos sustancias venenosas tomadas de las plantas de las que se alimentan, y las usan como defensa contra sus depredadores. Otros organismos similares relacionados con ella pueden adquirir, a través de la selección natural, un patrón de colores o una forma que imita la de la especie no comestible. Dado que se asemejan al modelo desagradable, los imitadores consiguen evitar la depredación. Otros animales recurren a asumir una apariencia que hace que se confundan con su entorno o que parezcan formar parte de él (mimetismo). El camaleón es un ejemplo bien conocido de esta interacción. Algunos animales que emplean olores desagradables o venenos, a modo de defensa suelen exhibir también coloraciones de advertencia, normalmente colores brillantes o dibujos llamativos, que actúan como aviso adicional para sus depredadores potenciales.

Otra relación coevolutiva es el mutualismo, en el que dos o más especies dependen la una de la 20

otra y no pueden vivir más que asociadas. Un ejemplo de mutualismo es el de las micorrizas, relación forzosa entre determinados hongos y las raíces de ciertas plantas. En uno de los grupos, el de las ectomicorrizas, los hongos forman una capa o manto en torno a las radicelas de la planta.

Las hifas de los hongos invaden la radicela y crecen entre las paredes celulares, además de extenderse suelo adentro a partir de ella.

Los hongos, que incluyen varias setas comunes de los bosques, dependen del árbol para obtener energía. A cambio, ayudan al árbol a obtener nutrientes del suelo y protegen sus raicillas de ciertas enfermedades. Sin las micorrizas, algunos grupos de árboles, como las coníferas y los robles, no pueden sobrevivir y desarrollarse. Por su parte, los hongos no pueden existir sin los árboles.

Sucesión y comunidades clímax: Los ecosistemas son dinámicos en el sentido de que las especies que los componen no son siempre las mismas. Esto se ve reflejado en los cambios graduales de la comunidad vegetal con el paso del tiempo, fenómeno conocido como sucesión. Comienza por la colonización de un área alterada, como un campo de cultivo abandonado o un río de lava recientemente expuesto, por parte de especies capaces de tolerar sus condiciones ambientales. En su mayor parte se trata de especies oportunistas que se aferran al terreno durante un periodo de tiempo variable. Dado que viven poco tiempo y que son malas competidoras, acaban siendo reemplazadas por especies más competitivas y de vida más larga, como ocurre con ciertos arbustos que más tarde son reemplazados por árboles. En los hábitats acuáticos, los cambios de este tipo son en gran medida resultados de cambios en el medio ambiente físico, como la acumulación de sedimentos en el fondo de un estanque. Al ir haciéndose éste menos profundo, se favorece la invasión de plantas flotantes como los lirios de agua y de plantas emergentes como las espadañas. La velocidad de la sucesión depende de la competitividad de la especie implicada; de la tolerancia a las condiciones ambientales producidas por el cambio en la vegetación; de la interacción con los animales, sobre todo con los herbívoros rumiantes, y del fuego. Con el tiempo, el ecosistema llega a un estado llamado clímax (estado óptimo de una comunidad biológica, dadas las condiciones del medio), en el que todo cambio ulterior se produce muy lentamente, y el emplazamiento queda dominado por especies de larga vida y muy competitivas. Al ir avanzando la sucesión, no obstante, la comunidad se vuelve más estratificada, permitiendo que ocupen el área más especies de animales. Con el tiempo, los animales característicos de fases más avanzadas de la sucesión reemplazan a los propios de las primeras fases.

Ambiente: El ambiente, esta compuesto por un conjunto de elementos abióticos (energía solar, suelo, agua y aire, etc.) y bióticos (organismos vivos) que integran la delgada capa de la Tierra llamada biosfera, sustento y hogar de los seres vivos.

La atmósfera, que protege a la Tierra del exceso de radiación ultravioleta y permite la existencia de vida es una mezcla gaseosa de nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, dióxido de carbono, vapor de agua, otros elementos y compuestos, y partículas de polvo. Calentada por el Sol y la energía 21

radiante de la Tierra, la atmósfera circula en torno al planeta y modifica las diferencias térmicas. Por lo que se refiere al agua, un 97% se encuentra en los océanos, un 2% es hielo y el 1% restante es el agua dulce de los ríos, los lagos, las aguas subterráneas y la humedad atmosférica y del suelo. El suelo es el delgado manto de materia que sustenta la vida terrestre. Es producto de la interacción del clima y del sustrato rocoso o roca madre, como las morrenas glaciares y las rocas sedimentarias, y de la vegetación. De todos ellos dependen los organismos vivos, incluyendo los seres humanos. Las plantas utilizan el agua, el dióxido de carbono y de la luz solar para convertir materias primas inorgánicas en carbohidratos (organicos) por medio de la fotosíntesis; la vida animal, a su vez, depende de las plantas en una secuencia de vínculos interconectados conocida como red o trama trófica.

Durante su larga historia, la Tierra ha cambiado lentamente. La deriva continental (resultado de la tectónica de placas) separó las masas continentales, los océanos invadieron tierra firme y se retiraron de ella, y se alzaron y erosionaron montañas, depositando sedimentos a lo largo de las costas. Los climas se caldearon y enfriaron, aparecieron y desaparecieron formas de vida al cambiar el medio ambiente. El más reciente de los acontecimientos medioambientales importantes en la historia de la Tierra se produjo en el cuaternario, durante el pleistoceno (entre 1,64 millones y 10.000 años atrás), llamado también periodo glacial. El clima subtropical desapareció y cambió la faz del hemisferio norte. Grandes capas de hielo avanzaron y se retiraron cuatro veces en América del Norte y tres en Europa, haciendo oscilar el clima de frío a templado, influyendo en la vida vegetal y animal y, en última instancia, dando lugar al clima que hoy conocemos. Nuestra era recibe, indistintamente, los nombres de reciente, postglacial y holoceno. Durante este tiempo el medio ambiente del planeta ha permanecido más o menos estable.

Problemas ambientales: La especie Homo sapiens, es decir, el ser humano, apareció tardíamente en la historia de la Tierra, pero ha sido capaz de modificar el medio ambiente con sus actividades. Aunque, al parecer, los humanos hicieron su aparición en África, no tardaron en dispersarse por todo el mundo. Gracias a sus peculiares capacidades mentales y físicas, lograron escapar a las constricciones medioambientales que limitaban a otras especies y alterar el medio ambiente para adaptarlo a sus necesidades.

Aunque los primeros humanos sin duda vivieron más o menos en armonía con el medio ambiente, como los demás animales, su alejamiento de la vida salvaje comenzó en la prehistoria, con la primera revolución agrícola. La capacidad de controlar y usar el fuego les permitió modificar o eliminar la vegetación natural, y la domesticación y pastoreo de animales herbívoros llevó al sobrepastoreo y a la erosión del suelo. El cultivo de plantas originó también la destrucción de la vegetación natural para hacer hueco a las cosechas y la demanda de leña condujo al agotamiento de bosques enteros. Los animales salvajes se cazaban por su carne y eran destruidos en caso de ser considerados plagas o depredadores.

Mientras las poblaciones humanas siguieron siendo pequeñas y su tecnología modesta, su impacto sobre el medio fue solamente local. No obstante, al ir creciendo la población, mejorando y 22

aumentando la tecnología, aparecieron problemas significativos y generalizados. El rápido avance tecnológico producido tras la edad media culminó en la revolución industrial, que trajo consigo el descubrimiento, uso y explotación de los combustibles fósiles, así como la explotación intensiva de los recursos minerales de la Tierra. Fue con la revolución industrial cuando los seres humanos empezaron realmente a cambiar la faz del planeta, la naturaleza de su atmósfera y la calidad de su agua. Hoy, la demanda sin precedentes a la que el rápido crecimiento de la población humana y el desarrollo tecnológico someten al ambiente está produciendo un declive cada vez más acelerado en la calidad de éste y en su capacidad para sustentar la vida.

Dióxido de carbono: Uno de los impactos que el uso de combustibles fósiles ha producido sobre el medio ambiente terrestre ha sido el aumento de la concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera. La cantidad de CO2 atmosférico había permanecido estable, aparentemente durante siglos, pero desde 1750 se ha incrementado en un 30% aproximadamente.

Lo significativo de este cambio es que puede provocar un aumento de la temperatura de la Tierra a través del proceso conocido como efecto invernadero. El dióxido de carbono atmosférico tiende a impedir que la radiación de onda larga escape al espacio exterior; dado que se produce más calor y puede escapar menos, por lo tanto, la temperatura global de la Tierra aumenta.

23

A: Absorción de la radiación emitida por el Sol en las capas atmosféricas.

B: Reflexión de la radiación solar absorbida (aproximadamente un 30%).

C: Captación de la radiación solar reflejada por los gases invernaderos.

D: Expulsión de la radiación solar al espacio.

El ciclo formado por los puntos B y C, es el responsable del aumento en la temperatura de las capas más cercanas a la superficie terrestre.

Un calentamiento global significativo de la atmósfera tendría graves efectos sobre el ambiente.

Aceleraría la fusión de los casquetes polares, haría subir el nivel de los mares, cambiaría el clima regional y global, alteraría la vegetación natural y afectaría a las cosechas. Estos cambios, a su vez, tendrían un enorme impacto sobre la civilización humana. En el siglo XX la temperatura media del planeta aumentó 0,6 ºC y los científicos prevén que la temperatura media de la Tierra subirá entre 1,4 y 5,8 ºC entre 1990 y 2100.

Acidificación: Asociada también al uso de combustibles fósiles, la acidificación se debe a la emisión de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno por las centrales térmicas y por los escapes de los vehículos a motor. Estos productos interactúan con la luz del Sol, la humedad y los oxidantes produciendo ácido sulfúrico y nítrico, que son transportados por la circulación atmosférica y caen a tierra, arrastrados por la lluvia y la nieve en la llamada lluvia ácida, o en forma de depósitos secos, partículas y gases atmosféricos.

24

La lluvia ácida es un importante problema global. La acidez de algunas precipitaciones en el norte de Estados Unidos y Europa es equivalente a la del vinagre. La lluvia ácida corroe los metales, desgasta los edificios y monumentos de piedra, daña y mata la vegetación y acidifica lagos, corrientes de agua y suelos, sobre todo en ciertas zonas del noreste de Estados Unidos y el norte de Europa. En estas regiones, la acidificación lacustre ha matado a poblaciones de peces. Hoy también es un problema en el sureste de Estados Unidos y en la zona central del norte de África. La lluvia ácida puede retardar también el crecimiento de los bosques; se asocia al declive de éstos a grandes altitudes tanto en Estados Unidos como en Europa.

Destrucción del ozono: En las décadas de 1970 y 1980, los científicos empezaron a descubrir que la actividad humana estaba teniendo un impacto negativo sobre la capa de ozono, una región de la atmósfera que protege al planeta de los dañinos rayos ultravioleta. Si no existiera esa capa gaseosa, que se encuentra a unos 40 km de altitud sobre el nivel del mar, la vida sería imposible sobre nuestro planeta. Los estudios mostraron que la capa de ozono estaba siendo afectada por el uso creciente de clorofluorocarbonos (CFC, compuestos de flúor), que se emplean en refrigeración, aire acondicionado, disolventes de limpieza, materiales de empaquetado y aerosoles. El cloro, un producto químico secundario de los CFC ataca al ozono, que está formado por tres átomos de oxígeno, arrebatándole uno de ellos para formar monóxido de cloro. Éste reacciona a continuación con átomos de oxígeno para formar moléculas de oxígeno, liberando moléculas de cloro que descomponen más moléculas de ozono.

Al principio se creía que la capa de ozono se estaba reduciendo de forma homogénea en todo el planeta. No obstante, posteriores investigaciones revelaron, en 1985, la existencia de un gran agujero centrado sobre la Antártica; un 50% o más del ozono situado sobre esta área desaparecía 25

estacionalmente. En el año 2001 el agujero alcanzó una superficie de 26 millones de kilómetros cuadrados, un tamaño similar al detectado en los tres últimos años. El adelgazamiento de la capa de ozono expone a la vida terrestre a un exceso de radiación ultravioleta, que puede producir cáncer de piel (melanoma) y cataratas, reducir la respuesta del sistema inmunitario, interferir en el proceso de fotosíntesis de las plantas y afectar al crecimiento del fitoplancton oceánico. Debido a la creciente amenaza que representan estos peligrosos efectos sobre el ambiente, muchos países intentan aunar esfuerzos para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. No obstante, los CFC pueden permanecer en la atmósfera durante más de 100 años, por lo que la destrucción del ozono continuará durante décadas.

Hidrocarburos clorados: El uso extensivo de pesticidas sintéticos derivados de los hidrocarburos clorados en el control de plagas ha tenido efectos colaterales desastrosos para el medio ambiente. Estos pesticidas organoclorados son muy persistentes y resistentes a la degradación biológica. Muy poco solubles en agua, se adhieren a los tejidos de las plantas y se acumulan en los suelos, el sustrato del fondo de las corrientes de agua y los estanques, y la atmósfera. Una vez volatilizados, los pesticidas se distribuyen por todo el mundo, contaminando áreas silvestres a gran distancia de las regiones agrícolas, e incluso en las zonas ártica y antártica.

Aunque estos productos químicos sintéticos no existen en la naturaleza, penetran en la cadena alimentaria. Los pesticidas son ingeridos por los herbívoros o penetran directamente a través de la piel de organismos acuáticos como los peces y diversos invertebrados. El pesticida se concentra aún más al pasar de los herbívoros a los carnívoros. Alcanza elevadas concentraciones en los tejidos de los animales que ocupan los eslabones más altos de la cadena alimentaria, como el halcón peregrino y el águila. Los hidrocarburos clorados interfieren en el metabolismo del calcio de las aves, produciendo un adelgazamiento de las cáscaras de los huevos y el consiguiente fracaso reproductivo. Como resultado de ello, algunas grandes aves depredadoras se encuentran al borde de la extinción. Debido al peligro que los pesticidas representan para la fauna silvestre y para los seres humanos, y debido también a que los insectos han desarrollado resistencia a ellos, el uso de hidrocarburos halogenados como el DDT está disminuyendo con rapidez en todo el mundo occidental, aunque siguen usándose en grandes cantidades en los países en vías de desarrollo. A comienzos de la década de 1980, el EDB o dibromoetano, un pesticida halogenado, despertó también gran alarma por su naturaleza en potencia carcinógena y fue finalmente prohibido.

Existe otro grupo de compuestos íntimamente vinculado al DDT, los bifenilos policlorados (PCB). Se han utilizado durante años en la producción industrial, y han acabado penetrando en el medio ambiente. Su impacto sobre los seres humanos y la vida silvestre ha sido similar al de los pesticidas. Debido a su extremada toxicidad, el uso de PCB ha quedado restringido a los aislantes de los transformadores y condensadores eléctricos.

26

Otras sustancias tóxicas: Las sustancias tóxicas son productos químicos cuya fabricación, procesado, distribución, uso y eliminación representan un riesgo inasumible para la salud humana y el medio ambiente. La mayoría de estas sustancias tóxicas son productos químicos sintéticos que penetran en el medio ambiente y persisten en él durante largos periodos de tiempo. En los vertederos de productos químicos se producen concentraciones significativas de sustancias tóxicas. Si éstas se filtran al suelo o al agua, pueden contaminar el suministro de agua, el aire, las cosechas y los animales domésticos, y han sido asociadas a defectos congénitos humanos, abortos y enfermedades orgánicas. A pesar de los riesgos conocidos, el problema no lleva camino de solucionarse.

Recientemente, se han fabricado más de 4 millones de productos químicos sintéticos nuevos en un periodo de quince años, y se crean de 500 a 1.000 productos nuevos más al año.

Radiación: Aunque las pruebas nucleares atmosféricas han sido prohibidas por la mayoría de los países, lo que ha supuesto la eliminación de una importante fuente de lluvia radiactiva, la radiación nuclear sigue siendo un problema medioambiental. Las centrales siempre liberan pequeñas cantidades de residuos nucleares en el agua y la atmósfera, pero el principal peligro es la posibilidad de que se produzcan accidentes nucleares, que liberan enormes cantidades de radiación al medio, como ocurrió en Chernóbil, Ucrania, en 1986. Un problema más grave al que se enfrenta la industria nuclear es el almacenamiento de los residuos nucleares, que conservan su carácter tóxico de 700 a 1 millón de años. La seguridad de un almacenamiento durante periodos geológicos de tiempo es, al menos, problemática; entre tanto, los residuos radiactivos se acumulan, amenazando la integridad del ambiente.

27

Pérdida de tierras vírgenes: Un número cada vez mayor de seres humanos empieza a cercar las tierras vírgenes que quedan, incluso en áreas consideradas más o menos a salvo de la explotación. La insaciable demanda de energía ha impuesto la necesidad de explotar el gas y el petróleo de las regiones árticas, poniendo en peligro el delicado equilibrio ecológico de los ecosistemas de tundra y su vida silvestre. Los bosques tropicales, sobre todo en el sureste Asiático y el Amazonas, están siendo destruidos a un ritmo alarmante para obtener madera, despejar suelo para pastos y cultivos, para plantaciones de pinos y para asentamientos humanos. En la década de 1980 se llegó a estimar que las masas forestales estaban siendo destruidas a un ritmo de 20 hectáreas por minuto. Otra estimación daba una tasa de destrucción de más de 200.000 km2 al año. En 1993, los datos obtenidos vía satélite permitieron determinar un ritmo de destrucción de casi 15.000 km2 al año, sólo en la cuenca amazónica. Esta deforestación tropical podría llevar a la extinción de hasta 750.000 especies, lo que representaría la pérdida de toda una multiplicidad de productos: alimentos, fibras, fármacos, tintes, gomas y resinas. Además, la expansión de las tierras de cultivo y de pastoreo para ganado doméstico en África, así como el comercio ilegal de especies amenazadas y productos animales podría representar el fin de los grandes mamíferos africanos.

Erosión del suelo: La erosión del suelo se está acelerando en todos los continentes y está degradando unos 2.000 millones de hectáreas de tierra de cultivo y de pastoreo, lo que representa una seria amenaza para el abastecimiento global de víveres. Cada año la erosión de los suelos y otras formas de degradación de las tierras provocan una pérdida de entre 5 y 7 millones de hectáreas de tierras cultivables. En los países menos desarrollados, la creciente necesidad de alimentos y leña han tenido como resultado la deforestación y cultivo de laderas con mucha pendiente, lo que ha 28

producido una severa erosión de las mismas. Para complicar aún más el problema, hay que tener en cuenta la pérdida de tierras de cultivo de primera calidad debido a la industria, los pantanos, la expansión de las ciudades y las carreteras. La erosión del suelo y la pérdida de las tierras de cultivo y los bosques reducen además la capacidad de conservación de la humedad de los suelos y añade sedimentos a las corrientes de agua, los lagos y los embalses.

Demanda de agua y aire: Los problemas de erosión descritos anteriormente están agravando el creciente problema mundial del abastecimiento de agua. La mayoría de los problemas en este campo se dan en las regiones semiáridas y costeras del mundo. Las poblaciones humanas en expansión requieren sistemas de irrigación y agua para la industria; esto está agotando hasta tal punto los acuíferos subterráneos que empieza a penetrar en ellos agua salada a lo largo de las áreas costeras en Estados Unidos, Israel, Siria, los estados árabes del golfo Pérsico y algunas áreas de los países que bordean el mar Mediterráneo (España, Italia y Grecia principalmente). Algunas de las mayores ciudades del mundo están agotando sus suministros de agua y en metrópolis como Nueva Delhi o México D.F. se está bombeando agua de lugares cada vez más alejados. En áreas tierra adentro, las rocas porosas y los sedimentos se compactan al perder el agua, ocasionando problemas por el progresivo hundimiento de la superficie; este fenómeno es ya un grave problema en Texas, Florida y California.

El mundo experimenta también un progresivo descenso en la calidad y disponibilidad del agua. En el año 2000, 508 millones de personas vivían en 31 países afectados por escasez de agua y, según estimaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS), aproximadamente 1.100 millones de personas carecían de acceso a agua no contaminada. En muchas regiones, las reservas de agua están contaminadas con productos químicos tóxicos y nitratos. Las enfermedades transmitidas por el agua afectan a un tercio de la humanidad y matan a 10 millones de personas al año.

29

Durante la década de 1980 y a comienzos de la de 1990, algunos países industrializados mejoraron la calidad de su aire reduciendo la cantidad de partículas en suspensión así como la de productos químicos tóxicos como el plomo, pero las emisiones de dióxido de azufre y de óxidos nitrosos, precursores de la lluvia ácida, aún son importantes.

Contaminación ambiental: La contaminación es la introducción en un medio cualquiera de un contaminante, es decir, la introducción de cualquier sustancia o forma de energía con potencial para provocar daños, irreversibles o no, en el medio inicial.

Se denomina contaminación ambiental a la presencia en el ambiente de cualquier agente (físico, químico o biológico) o bien de una combinación de varios agentes en lugares, formas y concentraciones tales que sean o puedan ser nocivos para la salud, la seguridad o para el bienestar de la población, o bien, que puedan ser perjudiciales para la vida vegetal o animal, o impidan el uso normal de las propiedades y lugares de recreación y goce de los mismos. La contaminación ambiental es también la incorporación a los cuerpos receptores de sustancias sólidas, liquidas o gaseosas, o mezclas de ellas, siempre que alteren desfavorablemente las condiciones naturales del mismo, o que puedan afectar la salud, la higiene o el bienestar de los individuos.

Dinámica de los contaminantes: Es el estudio de un contaminante desde el momento en que se genera hasta su disposición final o hasta que alcance concentraciones, tales que ya no es contaminante sin importar cuantas veces se transforme o por donde vaya. En la dinámica de los contaminantes se pueden observar los siguientes procesos: Dispersión: Un contaminante arrojado al medio tiende a dispersarse debido a ciertos fenómenos como la difusión y mezcla.

Concentración: Es el hecho de que el contaminante tiende a concentrarse por la existencia de ciertos fenómenos físicos tales como la precipitación, sedimentación, diferencia de densidades, etc.

Transporte y transferencia: Se refiere a la situación de un contaminante que se arroja a un medio, permanece en ese medio, es transportado sin que cambie demasiado y finalmente es transferido a otro medio. Ej: cuando algo es transportado por aire a otro lugar diferente de donde se generó y luego por la lluvia cae en ese otro lugar.

Transformación: Es el caso de una sustancia que una vez arrojada, se combina químicamente y se transforma en otra sustancia, la cual es mucho más peligrosa que el contaminante original.

Biotransformación: Es el fenómeno de transformación debido a la acción de los seres vivos del ecosistema. Muchas sustancias que en el ambiente no se transforman, son absorbidas por algunos seres vivos y luego, son transformadas por los mismos en otra sustancia más peligrosa.

30

Bioconcentración: Se debe a que los seres vivos pueden concentran en su cuerpo los contaminantes.

Bioacumulación: Ocurre cuando el contaminante se va acumulando a medida que se va pasando de un ser vivo a otro en la cadena alimenticia.

Biomagnificación: Es cuando el factor de bioconcentración aumenta con la edad del organismo afectado.

Clasificación en función del medio afectado: Contaminación atmosférica: Debida a las emisiones en la atmósfera terrestre, en especial, de dióxido de carbono. Los contaminantes principales son los productos de procesos de combustión convencional en actividades de transporte, industriales, generación de energía eléctrica y calefacción doméstica, la evaporación de disolventes orgánicos, entre otros.

Contaminación hídrica: Refiere a la presencia de contaminantes en el agua (ríos, mares y aguas subterráneas). Los contaminantes principales son los vertidos de desechos industriales (presencia de metales y evacuación de aguas a elevada temperatura) y de aguas servidas (saneamiento de poblaciones).

Contaminación del suelo: Refiere a la presencia de contaminantes en el suelo, principalmente debidos a actividades industriales (fabricas, vertidos ilegales), vertido de residuos sólidos urbanos, productos fitosanitarios empleados en agricultura (abonos y fertilizantes químicos) y de las actividades ganaderas.

31

Clasificación en función de la naturaleza del contaminante: Contaminación química: Refiere a cualquiera de las comentadas anteriormente, en las que un determinado compuesto químico se introduce en el medio.

Contaminación radiactiva: Es aquella derivada de la dispersión de materiales radiactivos, como el uranio enriquecido, usados en instalaciones médicas o de investigación, reactores nucleares de centrales energéticas, munición blindada con metal aleado con uranio, submarinos, satélites artificiales, etc., y que se produce por un accidente (como el accidente de Chernóbil), por el uso ó por la disposición final deliberada de los residuos radiactivos.

Contaminación térmica: Refiere a la emisión de fluidos a elevada temperatura; que se vierten en los cursos de agua. El incremento de la temperatura del medio disminuye la solubilidad del oxígeno en el agua.

Contaminación acústica: Es la contaminación debida al ruido provocado por las actividades industriales, sociales y del transporte, que puede provocar malestar, irritabilidad, insomnio, sordera parcial, etc.

Contaminación electromagnética: Es la producida por las radiaciones del espectro electromagnético que afectan a los equipos electrónicos y a los seres vivos.

Contaminación lumínica: Refiere al brillo o resplandor de luz en el cielo nocturno producido por la reflexión y la difusión de la luz artificial en los gases y en las partículas del aire por el uso de luminarias ó excesos de iluminación, así como la intrusión de luz o de determinadas longitudes de onda del espectro en lugares no deseados.

Contaminación visual: Se produce generalmente por instalaciones industriales, edificios e infraestructuras que deterioran la estética del medio.

Clasificación en función de la extensión de la fuente: Contaminación puntual: Cuando la fuente se localiza en un punto. Por ejemplo: las chimeneas de una fábrica o el desagüe en el río de una red de alcantarillado.

Contaminación lineal: La que se produce a lo largo de una línea. Por ejemplo: la contaminación acústica y química por el tráfico de una autopista.

Contaminación difusa: La que se produce cuando el contaminante llega al ambiente de forma distribuida. La contaminación de suelos y acuíferos por los fertilizantes y pesticidas empleados en la agricultura es de este tipo. También es difusa la contaminación de los suelos cuando la lluvia arrastra hasta allí contaminantes atmosféricos, como pasa con la lluvia ácida.

32

La Cumbre de la Tierra: En junio de 1992, la Conferencia sobre Medio Ambiente y Desarrollo de las Naciones Unidas, también conocida como la Cumbre de la Tierra, se reunió durante 12 días en las cercanías de Río de Janeiro, Brasil. Esta cumbre desarrolló y legitimó una agenda de medidas relacionadas con el cambio medioambiental, económico y político. El propósito de la conferencia fue determinar qué reformas medioambientales eran necesarias emprender a largo plazo, e iniciar procesos para su implantación y supervisión internacionales. Se celebraron convenciones para discutir y aprobar documentos sobre ambiente. Los principales temas abordados en estas convenciones incluían el cambio climático, la biodiversidad, la protección forestal y la Declaración de Río (un documento de seis páginas que demandaba la integración del ambiente y desarrollo económico). La Cumbre de la Tierra fue un acontecimiento histórico de gran significado. No sólo hizo del medio ambiente una prioridad a escala mundial, sino que a ella asistieron delegados de 178 países, lo que la convirtió en la mayor conferencia celebrada hasta ese momento.

Perspectivas: Las perspectivas de futuro, en lo que al medio ambiente se refiere son poco claras. A pesar de los cambios económicos y políticos, el interés y la preocupación por el medio ambiente aún son insuficientes. La calidad del aire ha mejorado, pero están pendientes de solución y requieren una acción coordinada los problemas de la lluvia ácida, los clorofluorocarbonos, la pérdida de ozono y la enorme contaminación atmosférica. Mientras no disminuya la lluvia ácida, la pérdida de vida continuará en los lagos y corrientes del norte, y puede verse afectado el crecimiento de los bosques.

La contaminación del agua seguirá siendo un problema mientras el crecimiento demográfico continúe incrementando la presión sobre el ambiente. La infiltración de residuos tóxicos en los acuíferos subterráneos y la intrusión de agua salada en los acuíferos costeros de agua dulce no se han interrumpido.

El agotamiento de los acuíferos en muchas partes del mundo y la creciente demanda de agua producirá conflictos entre el uso agrícola, industrial y doméstico de ésta. La escasez impondrá restricciones en el uso del agua y aumentará el costo de su consumo. El agua podría convertirse en la crisis energética del siglo XXI. La contaminación de las aguas dulces y costeras, junto con la sobreexplotación, ha mermado hasta tal punto los recursos acuícolas que sería necesario suspender la pesca durante un periodo de cinco a diez años para que las especies se recuperaran.

Si no se desarrollan esfuerzos coordinados para salvar hábitats y reducir el tráfico internacional ilegal de especies salvajes, muchas de ellas se extinguirán. A pesar de nuestros conocimientos sobre cómo reducir la erosión del suelo, éste continúa siendo un problema de alcance mundial. Esto se debe, en gran medida a que muchos países muestran un escaso interés por controlarla. Por último, la destrucción de tierras vírgenes, tanto en las regiones templadas como en las tropicales, puede producir una extinción masiva de formas de vida vegetales y animales.

Para reducir la degradación medioambiental, las sociedades deben reconocer que el ambiente es finito. Los especialistas creen que, al ir creciendo las poblaciones y sus demandas, la idea del crecimiento continuado debe abrir paso a un uso más racional del medio, pero que esto sólo puede 33

lograrse con un espectacular cambio de actitud por parte de la especie humana. El impacto de la especie humana sobre el ambiente ha sido comparado con las grandes catástrofes del pasado geológico de la Tierra; independientemente de la actitud de la sociedad respecto al crecimiento continuo, la humanidad debe reconocer que atacar el medio pone en peligro la supervivencia de su propia especie.

Dentro de los esfuerzos por controlar el deterioro medioambiental, en marzo de 2002, se puso en órbita el satélite ambiental europeo Envisat, con el fin de obtener información precisa sobre el ambiente. El Envisat dispone de 10 instrumentos científicos que recogerán datos sobre el nivel de los océanos, las emisiones de gases de efecto invernadero, las inundaciones, el tamaño de la capa de ozono, o la deforestación, entre otros. Los datos enviados por el satélite servirán, no sólo para conocer el estado de los ecosistemas, sino también para tomar decisiones políticas y controlar el cumplimiento, por parte de los distintos países del Protocolo de Kioto y de otros tratados medioambientales.

34

Cuadro sin贸ptico

35

Guía de ejercicios: 1.- Un ecotono es: a) La transición entre dos o más individuos b) La transición entre dos o más especies c) La transición entre dos o más poblaciones d) La transición entre dos o más comunidades e) Ninguna de las alternativas es correcta 2.- Un conjunto de individuos que pertenecen a la misma especie y que ocupan el mismo hábitat, forman: a) Una población b) Una comunidad c) Un biotopo d) Un medio abiótico e) Todas las alternativas son correctas 3.- Un conjunto de comunidades ecológicas que ocupan la misma área geográfica, forman: a) Una comunidad b) Una especie c) Un bioma d) La biosfera e) Todas las alternativas son correctas 4.- La expresión (dN/dt = rN) corresponde a un: a) Crecimiento sigmoideo b) Crecimiento exponencial c) Ecotono d) Biotopo e) Ninguna de las alternativas es correcta 5.- Una de las alternativas es falsa con respecto a las estrategias reproductivas r: a) Presenta muchas crías b) Maduración lenta c) Ningún cuidado parental d) Reproducción sólo una vez e) Ninguna de las alternativas es correcta

36

6.- Los cambios graduales de la comunidad vegetal con el paso del tiempo, se conoce como: a) Sucesión ecológica b) Bioma c) Biomasa d) Alternativas a y b son correctas e) Alternativas a y c son correctas 7.- Cuando una especie se beneficia y la otra no es dañada ni ayudada, se denomina: a) b) c) d) e)

Competencia Depredación Parasitismo Mutualismo Comensalismo

8.- El efecto invernadero es principalmente producido por el excesivo aumento de: a) NO3 b) SO4 c) O3 d) He e) CO2 9.- El término de “selección natural” fue acuñado por: a) Linneo b) Darwin c) Lamarck d) Freud e) Koch 10.- La distribución de una población, donde los individuos se concentran en conjuntos en un ambiente determinado, se denomina: a) Azar b) Uniforme c) Conglomerado d) Ecotono e) Todas las alternativas son correctas

37

11.- Cuando el tamaño poblacional alcanza la máxima cantidad de individuos que ese ambiente puede soportar, se denomina: a) Capacidad evolutiva b) Selección natural c) Aclimatación d) Capacidad de carga e) Todas las alternativas son correctas 12.- La molécula química del ozono es: a) O b) O4 c) O2 d) O3 e) O6 13.- Un conjunto de individuos que poseen el mismo genoma, se conoce como: a) Especie b) Comunidad c) Biocenosis d) Biótico e) Ninguna de las alternativas es correcta 14.- Si la oscilación térmica de un lugar determinado fluctúa entre los 3ºC y 38ºC, un animal podría vivir en ese lugar sin ningún inconveniente, si su rango de tolerancia varía entre: a) 0ºC y 37ºC b) 3ºC y 37ºC c) 5ºC y 35ºC d) -2ºC y 40ºC e) -5ºC y 30ºC 15.- Uno de los principales hidrocarburos clorados es el: a) TTD b) DDT c) CFC d) FCF e) Ninguna de las alternativas es correcta

38

16.- La llegada de organismos de la misma especie a la población, se conoce como: a) b) c) d) e)

Emigración Migración Inmigración Natalidad Mortalidad

17.- Un ecosistema acuático esta constituido por: a) Factores bióticos b) Factores abióticos c) Un crecimiento exponencial d) Alternativas a y b son correctas e) Alternativas b y c son correctas 18.- Se considera una tasa de mortalidad alta, la que sobrepasa el: a) b) c) d) e)

5‰ 10‰ 15‰ 20‰ 30‰

19.- La curva representa un crecimiento:

a) b) c) d) e)

Con capacidad de carga Exponencial Sigmoideo Logístico Todas las alternativas son correctas

39

20.- La simbiosis que forma los lĂ­quenes es entre: a) Hongo-helecho b) Hongo-musgo c) Hongo-levadura d) Alga-musgo e) Hongo-alga

Alternativas correctas: 1 D 2 A 3 C 4 B 5 B 6 A 7 E 8 E 9 B 10 C

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

D D A D B C D E B E

40