introduccin a la ecologa

DEFINICIÓN DE LA
ECOLOGÍA
OBJETO DE ESTUDIO DE LA
ECOLOGÍA
Definición de Ecología
Una de las primeras aproximaciones
(sin usar la palabra), se encuentra en
Darwin 1859 (Origen de las Especies),
en el sentido de “Economía de la
Naturaleza”…Darwin
definió
esta
“economía” como el ordenamiento y
regulación de las interacciones entre
animales y plantas, con el ambiente.
Haeckel (1866) en un “Tratado de Morfología”, acuñó el
concepto de Ecología: como “Investigaciones sobre las
complejas relaciones entre organismos y el ambiente
(orgánico e inorgánico) que condicionan la lucha por la
existencia”.
Definición de Ecología
Comienza a utilizar el
término Oekologie
(aproximadamente en 1866).
Según entendía Haeckel, la
ecología debía encarar el
estudio de una especie en
sus relaciones biológicas
con el medio ambiente.
ERNST HAECKEL
Definición de Ecología
El término ecología, proviene del griego oikos
(casa o hábitat), raíz compartida con economía, y
logia (tratado); y se considera como la parte de
la biología que estudia las interrelaciones de los
organismos entre sí y con su medio.
(Ernst Heinrick Haeckel)
Definición de Ecología
Taylor, en 1936, redefinió la
ecología como "la ciencia de
todas las relaciones de todos
los organismos con todos sus
ambientes".
Definición de Ecología
“...estudio científico de la distribución y abundancia
de los organismos” (Andrewartha & Birch 1954)
“... el estudio de la estructura y función de la
naturaleza” o el “...estudio de los
ecosistemas” (Odum 1972)
“...trata con la predicción de biomasa,
productividad y diversidad” (Peters 1980)
“...la descripción, explicación y predicción de los
individuos y comunidades en el espacio y en el
tiempo ” (Begon, Harper & Townsen 1986)
“... es el estudio científico de las relaciones entre los
organismos y su ambiente” (Smith & Smith 2001)
Definición de Ecología
Charles Krebs, 1978, modifica la propuesta de Andrewartha
y la propone como:
“El Estudio Científico de las interacciones que
determinan la distribución y abundancia de los
organismos”
Estudio Científico: indica que la Ecología, debe seguir un método
ordenado de proceder, que incluye el planteamiento de la idea y la
delimitación del problema a abordar para posteriormente seguir con
los objetivos, metodología, resultados, análisis y conclusiones.
Interacciones: las cuales pueden ser abióticas (temperatura, pH,
oxigeno, luz, etc. o bióticas (competencia, depredación,
parasitismo, etc.).
La Ecología como ciencia
La palabra Ciencia (del latín scientia) significa
conocer o discernir.
Indica lo que se conoce a través de la observación, el
estudio y la experimentación.
Francis Bacon, uno de los fundadores de la ciencia
moderna, al meditar sobre lo que era el conocimiento
y como adquirirlo propuso la siguiente regla: observa,
mide, explica y luego verifica.
La Ecología como ciencia
¿Qué es una ciencia?
Es un medio (disciplina) por el cual nosotros podemos
obtener evidencias que sustenten o rechacen una
proposición.
¿Cuál es el propósito de la ciencia?
Es establecer ‘leyes generales’ que nos permitan hacer
predicciones de eventos futuros.
“La ciencia es un sistema de teorías, hipótesis y leyes
que sirven para explicar observaciones presentes y
predecir eventos futuros” (McIntosh 1982)
Método Científico:
Formas de acceder al conocimiento
1. Desde lo universal a lo
particular (Método Deductivo).
2. Desde lo particular a lo
universal (Método Inductivo).
Método Científico:
Aproximación general
1. Descripción de patrones
2. Razonamiento inductivo para el
desarrollo de modelos e hipótesis
3. Aproximación deductiva para probar
críticamente las hipótesis
El método científico
Método general de la ciencia
Observación
Hipótesis
Teoría
Prueba
El método científico
Observación
Preguntas
Método particular de la ciencia
Formulación de hipótesis
Predicciones
Evaluación de las predicciones
-Experimento (diseño herramientas)
-Realización del experimento (nuevas
observaciones
-Análisis de los datos
Evaluación de los resultados
No
Predicción confirmada
Curiosidad satisfecha
En busca de un nuevo tópico
No
Nuevas
predicciones
La Observación
Observación
Preguntas
Formulación de hipótesis
Predicciones
Evaluación de las predicciones
-Experimento (diseño herramientas)
-Realización del experimento (nuevas
observaciones
-Análisis de los datos
Evaluación de los resultados
No
Predicción confirmada
Curiosidad satisfecha
En busca de un nuevo tópico
No
Nuevas
predicciones
El Experimento
Observación
CONTROL
Preguntas
Formulación de hipótesis
PUNTA
CORTADA
Predicciones
Evaluación de las predicciones
-Experimento (diseño herramientas)
-Realización del experimento (nuevas
observaciones
-Análisis de los datos
Evaluación de los resultados
No
Predicción confirmada
Curiosidad satisfecha
En busca de un nuevo tópico
No
Nuevas
predicciones
Observación
Preguntas
Formulación de hipótesis
Predicciones
Evaluación de las predicciones
-Experimento (diseño herramientas)
-Realización del experimento (nuevas
observaciones
-Análisis de los datos
Evaluación de los resultados
No
Predicción confirmada
Curiosidad satisfecha
En busca de un nuevo tópico
No
Nuevas
predicciones
PRINCIPALES HIPÓTESIS, TEORÍAS Y PRINCIPIOS DE LA ECOLOGÍA
TEORÍA DE EVOLUCIÓN
(Darwin, 1859)
Conceptos Iniciales
Nicho (Grinnell, 1917)
Nicho Eltoniano
Elton, 1927
TEORÍA DE SUCESIÓN
Tansley, 1935;Clements, 1936
Expresión Matemática de
la Competencia
Lotka, 1934; Park, 1948
Hipótesis de Exclusión
Competitiva
Gause, 1934; Park, 1948
Expresión Matemática de la
Depredación
Lotka, 1925; Volterra, 1928
Ciclos Límite
Kolmogrov, 1933
HIPÓTESIS DE COMPETENCIA
H. Desplazamiento
del Carácter
Lack, 1944
Ciclo del Taxón
Wilson, 1961
TEORÍA DE
BIOGEOGRAFÍA
DE ISLAS
MacArthur &
Wilson, 1965
Lack, 1944; Hitchinson, 1944, 1951
H.Competencia
Pasada (Implícita
en H.Competencia)
H. Similitud Límite
MacArthur & Levine,1957
H. Variación de Nicho
Van Valen, 1968
H.Compensación de
Dimensiones de Nicho
MacArthur, 1965; Levine, 1968
H.Convergencia Ecológica
Simpson, 1957; Cody, 1968
H. Sobreposición de Nicho
H.Competencia Difusa
Pianka, 1974
Pianka, 1974
H. Compensación
de Densidades
H. Perturbación
Intermedia
Connel, 1978
Cody, 1975
H.Compresión
de Nicho
MacArthur &
Wilson, 1965
TEORÍA DE COMPETENCIA
TEORÍA DE NICHO
MULTIDIMENSIONAL
Hutchinson, 1958
TEORÍA DE
FORRAJEO
ÓPTIMO
HIPÓTESIS
DE
DEPREDACIÓN
Paine, 1966
Especies
Claves (Paine, 1966)
Planos de Fase
Rosenzweig &
MacArthur, 1963
Prey Switching
Murdoch, 1969
Modelación Tipo Lotka -Volterra
(Maynard, Smith & Slatkin, 1973;
Kassel & May, 1974 Kassel, 1978)
TEORÍA DE NICHO
Respuestas Funcionales
Gause, 1934; Holling, 1959;
Ivlev, 1951
TEORÍA DE DEPREDACIÓN
ESTUDIO DE COMUNIDADES BIOLÓGICAS
Tramas y Subtramas Tróficas (Paine, 1980 y 1997); Competidores Dominantes y
Subordinados (Martínez & Lawton, 1995; Navarrete & Castilla, 2003); Ingenieros
Ecosistémicos (Jones, Lawton & Shachak 1994); Especies Claves (Paine, 1966;
Menge et al. 1994); Gremios o Guilds; Mutualismo Indirecto (Levine, 1980);
Biodiversidad Biológica (Wilson, 1988; Pimm, 1991 y 1993); Botton-Up versus
Top-Down (Menge, 1992); El Hombre como parte de los Ecosistemas Marinos
(Castilla, 1999).
MacArthur &
Pianka, 1966;
Emlen, 1966
Dieta Óptima
Emlen, 1966;
Pullman, 1974
Uso Óptimo
de Parches
Charnov, 1976
Búsqueda Óptima
Norberg, 1977;
Pyke, 1978
La Ecología y su relación con otras disciplinas
De acuerdo con Krebs (1978), la Ecología es una ciencia
interdisciplinaria, siendo al menos cuatro, las ciencias que se
encuentran en íntima relación como son: Fisiología, Genética,
Etología y Evolución
Jerarquía de los niveles de organización de la materia
PARTÍCULAS
ELEMENTALES
INANIMADO
ÁTOMOS
MOLÉCULAS
VIVIENTE
CELULAS
electrones
protones
neutrones
ORGANELOS
TEJIDOS
POBLACIONES
ESPECIES
COMUNIDADES
GENEROS
FAMILIAS
ECOSISTEMAS
BIOMAS
UNIDADES DE
CLASIFICACIÓN
BIOGEOGRÁFICA
ORGANOS
SISTEMAS
DE ORGANOS
ORGANISMO
UNIDADES DE
CLASIFICACIÓN
ECOLÓGICA
quásars
REGIONES
BIOGEOGRÁFICAS
BIOSFERA
ORDENES
CLASES
TIPOS=PHYLUM
REINOS
UNIDADES DE
CLASIFICACIÓN
TAXONÓMICA
NIVELES DE ORGANIZACIÓN EN ECOLOGÍA
Los niveles de organización se refieren a como se
encuentra estructurado un sistema determinado, desde el
nivel más simple hasta los niveles más complejos.
Existen distintos niveles de organización de la materia de
acuerdo a su tamaño y función, generalmente
corresponde a una forma en que los científicos clasifican
los patrones de la materia que se encuentran en la
naturaleza:
NIVELES DE ORGANIZACIÓN EN ECOLOGÍA
Universo
Biósfera: Es el conjunto de
organismos y ecosistemas del
planeta.
Galaxias
Sistemas solares
Planetas
Ecosistemas: sistema funcional
formado por una comunidad
integrada en su medio.
Tierra
Biosfera
Ecosistemas
Comunidades
Poblaciones
Organismos
Sistemas de
órganos
Órganos
Tejidos
Ámbito
de la
ECOLOGÍA
Comunidades: grupos de
poblaciones de distintas especies
que coexisten o cohabitan en tiempo
y espacio.
Poblaciones: conjunto de
organismos de la misma especie
que conviven en tiempo y
espacio.
Células
Protoplasma
Moléculas
Átomos
Partículas
subatómicas
Organismo: unidad funcional,
con un genotipo distinto que le da
propiedades y características
distintas.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN EN ECOLOGÍA
Niveles de integración: aproximación
geográfica y ecológica.
BIOSFERA
Mares y
Continentes
Regiones
Paisajes
Sitios
Biomas
Ecosistemas
Comunidades
Poblaciones
¿Qué relación existe entre los niveles de
organización y sus propiedades
emergentes?
Cada nivel dentro de un sistema complejo cumple
el papel de interfase entre el nivel superior y el
inferior.
Las características de un nivel de organización
son el resultado de las interacciones entre los
elementos que lo constituyen.
La estructura de un nivel no puede conocerse
sólo a través de sus partes, sino también por los
procesos que los relacionan.
¿Qué aspectos o propiedades deben
estudiarse de cada nivel?
Cada nivel de organización pueden contener
varios aspectos a estudiar según diferentes
puntos de vista.
Cuanto mas aspectos se incluyan mas
completo será el estudio del nivel en
cuestión.
Ejemplo ...
Un ecosistema puede ser descrito a partir de su
flujo de energía, su ciclo de nutrientes, su
estructura trófica, la dinámica de sus componentes
biológicos, etc.
Esas descripciones no son excluyentes, sino
complementarias.
Todas las descripciones son válidas y contribuyen
a conocer el ecosistema.
Niveles de organización y escalas
espacio temporales
La dinámica de los sistemas ecológicos se
presenta en una amplia gama de escalas de
espacio y tiempo.
Dependiendo de la escala, algunos aspectos del
sistema parecen constantes y otros aparecen
como dinámicos.
Los componentes dentro de los niveles parecen
aislados unos de otros porque operan a tasas o
velocidades diferentes.
Ejemplo …
(estructura espacial vertical)
Las hojas de los árboles tomadas en forma
individual (un nivel bajo) responden muy
rápidamente a los cambios momentáneos en energía
lumínica y concentración de CO2.
El crecimiento de estos árboles (un nivel mayor)
responde muy lentamente a los cambios de corto
plazo.
Los cambios de corto plazo en luz y CO2 no serían
detectados en los anillos de crecimiento anual del
árbol dado que el mas bajo nivel sólo ha
comunicado el promedio al nivel superior
Ejemplo …
(estructura espacial horizontal)
Una comunidad vegetal formada por subsistemas en
áreas soleadas y sombreadas.
La interacción ocurre en ciertos momentos del día
cuando los árboles limitan la llegada de luz al pasto,
afectando su tasa de fotosíntesis, al mismo tiempo, el
pasto a través del consumo de agua también afectaría
en ciertos momentos del año la tasa de fotosíntesis de
los árboles.
Al analizar la producción neta del ecosistema (un nivel
superior) ambas tasas son integradas, minimizando las
variaciones de cada uno de los componentes.
Ejemplo II.
La acumulación de materia orgánica en un
bosque puede ser distinta como resultado de la
escala empleada.
Según la escala de tiempo empleada, sean
siglos, años o días los patrones de acumulación
de materia orgánica son distintos como
resultado de procesos totalmente distintos.
Siglos
M.O. (g.m-2)
M.O. (g.m-2)
Cambios en la acumulación de la M. O. por escala
de tiempo
En siglos, la dinámica es lenta debido a la
acumulación como resultado de la sucesión.
En años, se observan los procesos de
descomposición estacional de la M. O.
Los procesos diarios muestran las fluctuaciones
de la M.O. debidas al viento y los insectos.
M.O. (g.m-2)
Años
Días
Aproximaciones Ecológicas
Ámbito de estudio de la Ecología
INDIVIDUO- Un individuo es un
ser vivo, de cualquier especie.
Por ejemplo, un gato, un perro,
un elefante, un fresno, un
naranjo, un humano, una
mosca, una araña, un zacate,
una amiba, una salmonela, un
avestruz, etc.
Ámbito de estudio de la Ecología
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), Fraxinus greggii
(fresno), Paramecium
caudatum (paramecium),
Homo sapiens (Humano), etc.
Ámbito de estudio de la Ecología
POBLACIÓN- Es un conjunto de
individuos que pertenecen a la misma
especie y que ocupan el mismo
espacio y tiempo.
Por ejemplo, población de amibas en
un estanque, población de ballenas
en el Golfo de California, población
de encinos en Chapa de Mota,
población de cedros en Veracruz,
Mex. etc.
Ámbito de estudio de la Ecología
COMUNIDAD- Es un conjunto
de poblaciones que ocupan el
el mismo hábitat en un tiempo
determinado.
Por ejemplo, una comunidad
de Savana formada
por
arbustos, gramíneas, cebras,
hienas,
leones,
liebres,
escarabajos, lagartijas, etc.
Ámbito de estudio de la Ecología
ECOSISTEMA- Es una unidad auto-funcional de la ecología, donde
se combinan e interactúan los componentes bióticos y los factores
abióticos.
También se dice que es una interacción entre una comunidad y
el ambiente que le rodea. Ejemplo, charcas, lagos, océanos,
cultivo, bosque, etc.
Ámbito de estudio de la Ecología
BIOMA- Es un conjunto de comunidades vegetales que ocupan la
misma área geográfica. Por ejemplo, Tundra, Taiga, Desierto, Bosque
Templado Caducifolio, Bosque de Coníferas, Bosque tropical lluvioso,
Sabana etc.
Ámbito de estudio de la Ecología
BIÓSFERA (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.
Alcances del estudio en la Ecología
Ecología Conductual
Estudia cómo una planta o
un animal están
adaptados a su ambiente
en relación a mecanismos
conductuales.
Ejemplo:
Comunicación en insectos
Vocalizaciones en Cetáceos
Alcances del estudio en la Ecología
Ecología Fisiológica
Estudia cómo los organismos
individuales interactúan con sus
ambientes en relación con los
procesos Bioquímicos y
Fisiológicos
Ejemplo:
• Adaptaciones a la vida en el desierto
• Adaptaciones al buceo profundo
Alcances del estudio en la Ecología
Ecología Poblacional
Ejemplo:
• Migraciones
• Explotación pesquera
Cómo y porqué las poblaciones
cambian en tamaño y localización a lo
largo del tiempo
Alcances del estudio en la Ecología
Ecología Poblacional
Cómo y porqué las poblaciones
cambian en tamaño y localización a lo
largo del tiempo
Con herbívoro
Ejemplo:
• Relaciones
inter-específicas
Sin herbívoro
Alcances del estudio en la Ecología
Ecología de Comunidades
Las distribuciones de las
poblaciones están
influenciadas por
interacciones biológicas
(competencia, depredación)
y factores ambientales
locales (Temperatura,
nutrientes, etc)
Ejemplo:
• Comunidades marinas
Alcances del estudio en la Ecología
Ecología de Ecosistemas
Es el estudio de las interacciones
de los organismos con el transporte
y flujo de energía y materia.
Cómo la energía o materia se
mueve entre los organismos de
diferentes especies y en el medio
ambiente.
Ejemplo:
• Bosque
• Lago
Alcances del estudio en la Ecología
Ecología del Paisaje
Estudia las interacciones entre
los patrones paisajistas o
“parches” y los procesos
ecológicos:
Cuáles son las causas y
consecuencias del ambiente
ajustado en “parches”.
Ejemplo:
• Estudios forestales
• Ordenamiento Ecológico
Alcances del estudio en la Ecología
Ecología Humana
Estudia cómo los seres
humanos han afectado y están
afectando el ambiente y las
relaciones ecológicas.
Ejemplo:
• Manejo de Recursos naturales
Objeto de la Ecología
El objetivo básico de la ecología es investigar los
procesos contemporáneos que determinan la
distribución y abundancia de los individuos, para
ello, es necesario plantear algunas preguntas,
como son:
¿Dónde se encuentra el organismo? (Distribución)
¿Cuantos organismos hay? (Abundancia)
¿Cómo se comporta la densidad del organismo en el
tiempo? (Dinámica)
Objeto de la Ecología
Para responder estas preguntas, se pueden abordar
desde tres puntos de vista distintos:
Descriptivo: cuando solo se quiere describir los grupos
de vegetación, de animales, etc.
Funcional: cuando se quiere identificar, analizar sus
problemas y detectar relaciones, causas y respuestas
de cómo funcionan.
Evolutivo: cuando se quiere conocer el proceso
histórico por lo que los organismos han pasado y han
sido favorecidos por la selección natural y que a
propiciado su adaptación para encontrarlos en la
actualidad.
ECOLOGIA Y OTRAS
APROXIMACIONES
Distinciones importantes
Ecología es una ciencia
Conservación biológica es la integración de la
ecología con otras disciplinas, usando la ciencia
como soporte de causas políticas
Ambientalismo es una causa, sin apoyo científico
ECOLÓGIA VS ECOLOGISMO
La ECOLOGÍA es una Ciencia. Es un cuerpo de
conocimiento ordenado, que usa un método y contiene
un cuerpo de Hipótesis, Teorías, Principios y
Paradigmas.
El ECOLOGISMO es una Corriente de Opinión, que
está basado en el tipo de información que se
maneja, el grado de Conocimiento y el propósito de
dar mayor o menor importancia a ciertos factores
más que a otros.
ECOLÓGIA VS ECOLOGISMO
Como fruto conjugado del trabajo militante de
algunos científicos y de los grupos de
información y presión sobre la temática
ecológica se fueron creando, durante la
década de 1960, numerosas organizaciones en
favor del medio ambiente que dieron origen al
ecologismo, entendido como una aptitud
militante en pro de la salvaguarda del entorno,
continuamente agredido como consecuencia
del actual sistema de civilización industrial,
excesivamente orientado hacia el crecimiento
económico a corto plazo.
ECOLÓGIA VS ECOLOGISMO
La utilización del término "ecologismo" para
definir la nueva corriente de pensamiento y de
acción militante, es adecuada ya que su objetivo
principal consiste precisamente en sensibilizar a
la opinión pública acerca de las leyes
fundamentales de la ecología que condicionan la
propia supervivencia de la humanidad.
Por otro lado, la inmensa mayoría de las acciones
llevadas a cabo por los ecologistas tienen como
justificación la defensa del entorno amenazado
por un proyecto técnico o especulativo concreto
(centrales nucleares, urbanizaciones, industrias
contaminantes, transportes peligrosos, etc.).
ECOLÓGIA VS ECOLOGISMO
Dentro del ecologismo existen, como es lógico,
grupos de muy variada ideología política. Sin
embargo, es denominador común de las
principales corrientes el convencimiento de que
la actual tecnología provoca transformaciones
que son sensibles a escala planetaria.
Sus convencimientos se enfocan a extremar
precauciones para no provocar desequilibrios
que comprometan la frágil zona en que es
posible la vida, la llamada biosfera, si no en su
totalidad, sí, como mínimo, en aspectos que
pueden ser fundamentales para la supervivencia
del hombre sobre la Tierra.
ECOLÓGIA VS ECOLOGISMO
En Estados Unidos, los movimientos
ecologistas se han demostrado especialmente
eficaces, debido a la vigencia de la Freedom
Information Act, que autoriza a todos los
ciudadanos al libre acceso a toda la
información disponible acerca de cualquier
proyecto, salvo los considerados secretos de
Estado.
FIN