LICEO CARMELA CARVAJAL DE PRAT PROVIDENCIA DPTO DE BIOLOGIA

LICEO CARMELA CARVAJAL DE PRAT
PROVIDENCIA
DPTO DE BIOLOGIA
GUÍA DE EJERCICIOS N° 5
Ecología de poblaciones, comunidades y
ecosistemas
SECTOR:
Biología
NIVEL/CURSO: III electivo
PROFESOR(ES): Fabiola Gallardo Soto / Ana-Belén García Azúa
MAIL DE PROFESORES: [email protected] /[email protected]
UNIDAD TEMÁTICA o DE APRENDIZAJE: Organismo y ambiente
CONTENIDO: Ecología de poblaciones, comunidades y ecosistemas
APRENDIZAJE ESPERADO: Comprenden las interacciones entre los distintos organismos que
conforman un ecosistema.
TIEMPO PARA DESARROLLO: 1 semana de lectura
PLAZO DE ENTREGA: No se entrega sólo se estudia individualmente
Instrucciones
 Lea atenta y comprensivamente la guía.
 Anote sus dudas y consúltelas a la profesora.
 Tiene una semana para leer y estudiar esta guía.
 Casi paralelamente se le enviará una guía prueba con los contenidos estudiados y que equivale a
una coef. 2 para su segundo semestre.
Introducción
El objeto de estudio de la ecología lo constituye la manera en que la distribución y abundancia de los
organismos están influenciada por las relaciones entre el organismo y su ambiente, entendiendo que este
se compone de otros seres vivos y de entidades no vivas.
Lo anterior indica que la ecología estudia los niveles de organización de las poblaciones, comunidades y
ecosistemas. Cada nivel de organización de la materia se compone de elementos pertenecientes al nivel
inmediatamente inferior, pero que tiene atributos y propiedades que dicho nivel inferior no tiene; así por
ejemplo, las poblaciones tienen atributos que los organismos no tienen.
Como se vio en clases los niveles de organización estudiados por la ecología son: Población, Comunidad y
el Ecosistema. Una población es un conjunto de organismos de la misma especie que viven en un mismo
lugar (simpátricos) y al mismo tiempo (contemporáneos). Una comunidad es el conjunto de poblaciones que
habita un lugar al mismo tiempo, siendo particularmente importantes las relaciones que se establecen entre
ellas, que están, básicamente determinadas por las necesidades nutricionales de los organismos que la
componen. Por último, un ecosistema está formado por una comunidad, también llamada medio biótico o
biocenosis y por el conjunto de entidades no vivientes de ese lugar como la luz solar, el agua, la salinidad del
suelo, la temperatura, el agua, la composición atmosférico, etc., que constituye el medio abiótico o biotopo.
Es en el nivel de ecosistema que se estudia la relación entre los organismos y las entidades no vivientes de su
entorno, como por ejemplo, al estudiar el ingreso de la energía de las comunidades y los ciclos de materia al
pasar esta desde las entidades inertes, como el aire, a los seres vivos y viceversa.
ECOLOGÍA POBLACIONES
Las poblaciones presentan características únicas, tiene estructura de edad, densidad y una cierta forma de
distribuirse en el espacio y en el tiempo. Responden de maneras propias frente a la competencia, la
depredación y frente a otras presiones. Los individuos que las componen se afectan unos a otros en varias
maneras. Las relaciones de una población con otra influyen en la estructura y funcionamiento de ecosistemas
complejos. A continuación se estudiaran las propiedades que las caracterizan.
Densidad de la población
El tamaño de la población, o la abundancia, es una de las propiedades más importantes estudiadas por la
ecología. Sobre esta base, puede conocerse la forma como se distribuyen las especies, cómo varían su tamaño
y su estructura según los cambios ambientales, lo impactos causados por los seres humanos sobre la
poblaciones y cómo las poblaciones influyen sobre la población humana.
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El número de individuos no siempre es muy significativo si no se indica el contexto en el que habitan.
La densidad de una población es el número de individuos que hay en una unidad de área o de volumen,
en su correspondiente hábitat en un momento dado. La mayor o menor densidad de una población no es una
propiedad inherente a la especie, si no que está determinada por los factores del medio ambiente.
Si se señala que en un bosque de coníferas hay 80 araucarias por hectárea, se está expresando la densidad de
la población.
Pero no siempre se utiliza el número de individuos; en algunos casos la densidad se mide según la biomasa;
por ejemplo al decir en determinada región la cría de camarones alcanza la cifra de 1000 Kg/ m 3. En otros
casos, reemplazando el concepto de densidad por otras mediciones de utilidad específica. Se emplean
cantidades por cada extracción o captura. Por ejemplo cuando decimos que se han medido 200 Kg de
algas fotosintéticas por cada tonelada de plancton extraído o que se capturan 30.000 Kg de peces por cada día
de captura. También pueden usarse otras unidades, como por ejemplo, que se han observado pasar 200 aves
migratorias por hora de observación.
Otro caso muy especial es aquel al que hacen referencia ciertas leyes de protección de la flora y fauna; “en la
temporada mayo-junio del levantamiento de la veda del loco (Concholepas concholepas) se permite la
extracción de 100 Kg por cada hombre autorizado”.
Distribución
La distribución de los organismos en el espacio influye sobre la
densidad. Corresponde a la forma en que los individuos están
dispersos dentro del área habitada por la población. La
descripción de su distribución espacial suministra información
adicional sobre esta.
Los patrones de distribución espacial con frecuencia dependen
de la distribución y fluctuación de los recursos esenciales. Por
ejemplo, si el agua está disponible en manchones, los
integrantes de una población vegetal determinada pueden
encontrarse agrupados en cercanías de estos manchones. Estos
patrones de distribución no son necesariamente fijos y pueden
tener una variación estacional o en diferentes etapas del ciclo
vital. Además se los considera dentro de un espacio
bidimensional o tridimensional y se pueden clasificar en tres
tipos o patrones de distribución:
a.- Azar o aleatorio: se presenta cuando la disposición de cada
uno de los individuos es independiente de la de los demás. Por
ejemplo, se podría mencionar a los invertebrados que habitan
los suelos de un bosque.
b.- Agrupado o agregado: se da cuando los individuos que
forman la población se asocian en grupos separados. Este
agrupamiento resulta de la respuesta de los organismos a las
diferencias en el hábitat, cambios climáticos diarios o
estacionales, patrones reproductivos y comportamiento social.
Por ejemplo, las poblaciones humanas se distribuyen
agregadamente debido a sus comportamientos sociales y
económicos.
c.- Regular o uniforme: corresponde a cuando los individuos que forman la población aparecen más o
menos equidistantemente espaciados unos de otros. Por lo general, es el resultado de algún tipo de
competencia, como la territorialidad.
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Estructura de edades o etaria
Salvo que cada generación se origine y muera en una misma, la población tendrá una estructura de edad.
Como la reproductividad está restringida a determinadas clases de edades y la mortalidad es más prominente
en otras, la relación entre los grupos de edad determina si una población crece rápida o lentamente. La
estructura de edades de una población es la proporción de cada una de las clases de edad respecto de las
demás en un momento dado. Las poblaciones se dividen en tres períodos ecológicos: prereproductivo,
reproductivo y posreproductivo. En el humano, las clases de edades se pueden dividir en gente joven, adultos
trabajadores y personas de la tercera edad; en los vegetales, el primer período se llama habitualmente periodo
juvenil.
Las pirámides de edades comparan los tamaños de los grupos de edad facilitando la visualización de la
estructura de edades. Con el tiempo, esta estructura cambia en una población: un gran número de jóvenes
hace que la base de la pirámide sea amplia, cuando ellos llegan a la edad reproductiva harán que la clase
juvenil crezca más, sin son tan prolíficos como sus predecesores. La población, por lo tanto se encontrará en
crecimiento. Por el contrario, si una gran proporción de individuos forma parte de las clases de edad más
vieja, la población está en declive.
Pos-reproductivos
(46 a 100 años)
Reproductivos
(15 a 45 años)
Pre- reproductivos
(0 a 14 años)
Natalidad y Mortalidad
Entre los diversos factores de la dinámica poblacional, hay dos que son muy importantes: la tasa de
natalidad y la tasa de mortalidad. La primera es la frecuencia con la que los organismos con la que los
organismos producen descendencia; la segunda se refiere a la frecuencia con que los organismos mueren.
Cada población presenta una natalidad máxima, que corresponde a la cantidad máxima de nuevos individuos
que pueden nacer cuando las condiciones son absolutamente favorables. También presenta una mortalidad
mínima, que corresponde a la menor cantidad posible de muertes que se producen aunque las condiciones
sean ideales. Ambas propiedades dependen de las características biológicas (genéticas) de la especie: su
capacidad reproductiva, su longevidad, etc.
 Tasa de natalidad
En ecología corresponde al porcentaje de nuevos individuos que se incorporan a la población. Se expresan
habitualmente como número de nacimientos por cada 1000 individuos en la población por unidad de tiempo.
Esta cantidad se obtiene dividiendo el número de individuos nacidos, ocurrido en una unidad de tiempo
considerada, por el tamaño estimado para la población al principio de la unidad o período de tiempo y
multiplicando el resultado por 1000.
TN=
Número de nacimientos
_________________________ X 1000
Población total
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Ejercicio
En la región de Coquimbo (IV) hay una población total aproximada de 550.000 habitantes. Nacen unos
11.000 nuevos individuos cada año.
Resp: 20 por cada mil habitantes, cada año.
 Tasa de mortalidad
Corresponde a la probabilidad de morir o bien al porcentaje de individuos que mueren en una población, en
un determinado período de tiempo. Para calcular la mortalidad, se divide el número de individuos que
mueren en un determinado periodo de tiempo por el número de los vivos al principio del periodo.
TM=
Número de muertes
__________________________
x 1000
Población total
Dado que para una población es más importante el
número de individuos que sobreviven a los que
mueren, la mortalidad se expresa mejor como la
probabilidad de supervivencia, o como la esperanza
de vida, que es el número medio de años que queda
por vivir en el futuro a los miembros de la población.
Esta esperanza de vida se grafica en curvas de
supervivencia, que caen dentro de tres tipos
generales:
 Tipo I: cuando los individuos tienden a vivir
hasta el final de su esperanza de vida
fisiológica y cuando se da una elevado grado
de supervivencia a lo largo de la esperanza de
vida, seguido de una fuerte mortalidad final, la
curva es marcadamente convexa. Este tipo de
curva es característico de humanos, mamíferos
y algunos vegetales.
 Tipo II: cuando las tasa de mortalidad son constantes a todas las edades, se identifica por ser una
línea recta. Este tipo de curva es característica de aves adultas, roedores, reptiles y muchas plantas
perennes.
 Tipo III: cuando las tasas de mortalidad son extremadamente altas al principio de la vida, se
identifica por ser una curva cóncava. Es característica de ostras, peces, muchos invertebrados y
algunas plantas.
Migraciones
Se conoce como migración la variación del número de individuos de una población debido al movimiento
hacia el exterior (emigración) o hacia el interior (inmigración) de la población.
En las poblaciones naturales la migración se da en cantidades insignificantes, de tal modo que no afectan
mayormente a la población, a menos que ocurra un mecanismo catastrófico en áreageográfica (llegada
masiva de un depredador, incendio de un bosque, etc.)
En los casos más notables y frecuentes, las migraciones son mecanismos de la conducta instintiva de una
especie y se caracteriza por el desplazamiento periódico a la larga distancia y el posterior regreso al sitio
original.
En una población humana, el movimiento de los individuos suele tener más importancia que en las
poblaciones animales. Se puede calcular la Tasa de Migración Neta, referida a la diferencia entre el número
de individuos que llegan al área de una población y el número de individuos que abandonan en un año y por
cada mil individuos de la población total, matemáticamente se expresa como:
TMiN=
Número de inmigrantes – Número de emigrantes
Población total
x 1000
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Ejercicio
En un ecosistema de laguna, el total de una determinada especie de patos silvestres es de 3000 individuos.
Como el sistema experimenta marcadas fluctuaciones estacionales, cada año emigran 150 patos, pero llegan
100 desde otros ecosistemas cercanos.
Resp: -16 patos por cada mil individuos
Crecimiento poblacional
El crecimiento de la población es una de las formas de cambio poblacional. Para determinar su tasa, debemos
considerar la tasa de natalidad, la tasa de mortalidad, la tasa de mortalidad, la tasa de migración y el intervalo
en el que se ha producido el cambio. La relación se expresa de la siguiente forma:
TCP=
(Tasa de Natalidad – Tasa de Mortalidad) + (Tasa de Migración)
(Intervalo de tiempo en que ocurre el cambio)
x 1000
Si simplificásemos la fórmula decimos que el crecimiento poblacional corresponde al cambio en el número
de individuos que tiene una población a través del tiempo. Por lo tanto, este factor depende directamente de
la densidad por unidad de tiempo
Ejercicio
En un ecosistema, una cierta población presenta, por cada 1000 individuos en un año, los siguientes
indicadores:
TN= 22
TM= 5
TMi= 8
Resp: 25 individuos por cada mil en un año
 Crecimiento poblacional y potencial biótico (r)
El potencial biótico se define como la capacidad innata de un grupo para aumentar, con un máximo nivel de
reproducción, si las condiciones ambientales son óptimas o también podríamos definirlo como la rapidez
máxima con que una población podría aumentar en condiciones ideales.
Es un ritmo potencial de aumento y está determinado por el desarrollo al máximo de toda la actividad de los
individuos cuando las condiciones ambientales son óptimas y satisfacen todas sus necesidades.
Las diferentes especies tienen distintos potenciales bióticos, en los cuales influyen diversos factores
simultáneamente. Algunos de tales factores son: la edad a la que comienza la reproducción, el lapso de vida
reproductiva, el número de descendientes durante cada periodo, los cambios metabólicos estacionales y otros.
Generalmente los organismos más grandes, como ballenas
azules y elefantes, tienen los menores potenciales bióticos,
mientras que los microorganismos tienen los máximos
potenciales bióticos. Por ejemplo en condiciones ideales (un
ambiente con recursos ilimitados), ciertas bacterias pueden
reproducirse cada 20 a 30 minutos. A esta rapidez de
crecimiento, una bacteria individual podría aumentar su
población a la sorprendente cantidad de más de un millón de
individuos en sólo 10 horas, y más de mil millones en 15
horas.
Otro caso notable de este tipo de crecimiento, donde el
potencial biótico se manifiesta al máximo, es el de la mosca
común: en condiciones casi sin restricciones, una pareja de
moscas puede llegar a producir unos 5 millones de nuevas
moscas en un año.
Si graficamos este tipo de aumento de la población en función del tiempo, la curva del gráfico tendrá la
forma de J, que es característica de lo que se ha llamado crecimiento exponencial. Cuando una población
crece exponencialmente, se observa la relación “a mayor tamaño de la población, mayor es la rapidez de
crecimiento”
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Independientemente del organismo que se considere, siempre que el potencial biótico se grafica en función
del tiempo la forma de la curva es la misma. La única variable es el tiempo; es decir, una población de lobos
marinos puede requerir más tiempo que una población bacteriana para alcanzar cierto tamaño, pero ambas
poblaciones invariablemente aumentarán de manera exponencial en condiciones ideales.
Llamamos potencial biótico al resultado combinado la
tasa de natalidad y de mortalidad:
r = TN – TM
r = 0 población en equilibrio
r > 0 la población crece
r < 0 la población decrece
 Crecimiento poblacional y la resistencia ambiental
El tipo de crecimiento exponencial se ha demostrado experimentalmente en cultivo de bacterias, protozoos y
en ciertos insectos; sin embargo, no es común en la naturaleza.
Los organismos vivos no pueden reproducirse al ritmo máximo de su potencial biótico, puesto que
ciertos factores ambientales actuarán como limitantes, como por ejemplo, alimento, espacio, enemigos,
enfermedades, competidores y limitantes climáticas. Al conjunto de todos estos factores, que actúan como
una fuerza en contra del potencial biótico, se le denomina resistencia ambiental.
Lo que normalmente sucede con el crecimiento de una población es un proceso de varias fases con una tasa
de crecimiento diferente en cada una de ellas. Al principio el crecimiento es lento, debido a que por la baja
densidad los individuos no se encuentran para aparearse y producir descendientes. En una segunda fase,
cuando la población se ha adaptado, los mecanismos reproductivos aumentan su frecuencia y la población
crece exponencialmente. En una fase siguiente, la rapidez de crecimiento disminuye progresivamente en la
medida en que la población es afectada por factores que la limitan (recursos alimenticios, predadores, etc.).
En la cuarta y última fase, la rapidez de crecimiento dosminuye a valores cercanos a cero.
Esto último ocurre cuando el ambiente llega a los límites de su capacidad para sostener a la población; es
decir, se ha llegado a un nivel de saturación conocido como la “capacidad de carga” (k) de ese ambiente.
La capacidad de carga se define como el número promedio de individuos de la población que el
ambiente puede sostener en un conjunto determinado de condiciones.
Al modelo de crecimiento poblacional de varias
fases se le llama “modelo logístico o sigmoidal de
crecimiento” que llevado a un gráfico muestra una
curva sigmoidea (en forma de S con mucha
imaginación) o llamada también curva logística. En
dicha curva podemos distinguir las 4 fases
explicadas en los párrafos anteriores:
 Fase estacionaria inicial de crecimiento
lento
 Fase de crecimiento exponencial
 Fase de crecimiento de la rapidez
reproductiva
 Fase estacionaria inicial o de equilibrio
Aunque la curva sigmoidal S es una simplificación de los cambios reales en una población en función del
tiempo, al parecer concuerda con el crecimiento de muchas poblaciones que se han estudiado en el
laboratorio y en la naturaleza. En un experimento clásico, en el que se cultivó una población de paramecios
(protozoo) en un tubo de ensayo, se les suministro una cantidad constante pero limitada de alimento cada día
y ocasionalmente se reponía el medio de cultivo para impedir la acumulación de desechos metabólico. En
estas condiciones, la población de paramecios aumentó exponencialmente al principio y se hicieron tan
numerosos que enturbiaban el agua. Pero después la tasa de crecimiento declinó, y la población se niveló
La fase de equilibrio o fase estacionaria final no es producto de un envejecimiento ni otro factor intrínseco de
los seres vivos. Este hecho puede ser demostrado experimentalmente transfiriendo una porción de un cultivo
de bacterias en la fase exponencial de crecimiento a un medio de cultivo nuevo; la población de bacterias
transferidas continúa creciendo exponencialmente. Si se repite la operación, sucede lo mismo. Es el medio el
que envejece, y no las bacterias.
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Factores limitantes
En las poblaciones naturales, el potencial biótico no se manifiesta de forma constante, puesto que el
conocimiento poblacional es frenado por diversos factores limitantes.
Como parte de esta resistencia ambiental distinguimos factores físicos y químicos y biológicos, del ambiente
o propios de la especie. Los que actúan como mecanismos reguladores de la tasa de crecimiento.
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. Un ejemplo claro
es que el fósforo es un factor limitante para el crecimiento de las algas de agua dulce en un lago o en un río
de corriente lenta, la descarga de detergentes con fosfato en el agua producirán un gran crecimiento de las
algas. Este periodo de crecimiento rápido continúa hasta que se agote el suministro de otro elemento esencial.
Luego las algas comienzan a morir, proliferan las bacterias descomponedoras. Las cuales agotan el oxígeno
debido a sus procesos naturales, convirtiéndose el oxígeno en un factor limitante. Finalmente, como la
concentración de oxígeno cae por debajo de los niveles de tolerancia de los peces y otros organismos, estos
comienzan a morir. Si el proceso no se interrumpe, sólo las bacterias anaeróbicas y otros microorganismos
podrán sobrevivir en este ambiente. Este proceso de pérdida de agua dulce es conocido como eutroficación.
 Factores independientes y dependientes de la densidad
Factores independientes de la densidad o extrínsecos: son aquellos factores que eliminan a los individuos
o reducen los índices de reproducción sin considerar la densidad de población. Es probable que el factor más
importante sea el clima o eventos relacionados con las condiciones meteorológicas. Por ejemplo, el tamaño
de muchas poblaciones de insectos y de plantas anuales están limitados por el número de individuos que
pueden reproducirse antes de la helada fuerte. Por lo general, dichas poblaciones no llegan a la capacidad de
carga, debido a que interviene primero factores independientes de la densidad. El Clima es en gran parte
responsable de los ciclos de abundancia y escasez de las poblaciones. Los plaguicidas y los contaminantes
pueden causar reducciones drásticas en las poblaciones naturales, como la destrucción del hábitat causada
por la construcción de caminos, zonas de cultivo o desarrollos habitacionales.
Factores dependientes de la densidad o intrínsecos: son aquellos que provocan cambios en la tasa de
natalidad o en la tasa de mortalidad a medida que cambia la densidad de una población.
A medida que la población aumenta, puede agotar sus reservas de alimento, lo que lleva a un incremento de
la competencia entre los integrantes de la población. Esto finalmente conduce a una tasa de mortalidad más
alta o a una tasa de natalidad más baja. Los predadores, por lo tanto pueden ser atraídos hacia áreas en las
cuales la densidad de la presa sea elevada y así capturar una proporción mayor de individuos de la población.
Del mismo modo, las enfermedades pueden difundirse con más facilidad cuando la densidad de la población
es alta.
Estrategias de vida
En la naturaleza no existe el organismo ideal que posea una estrategia perfecta para reproducirse al máximo
potencial biótico posible, puesto que la energía debe ser utilizada, además en las acciones necesarias para la
propia sobrevivencia del individuo.
Cada especie tiene su propia estrategia del ciclo vital: características reproductivas, requerimientos del
hábitat, patrones de migración, etc., acordes con su asignación de energía. Aunque en la diversidad biológica
se han desarrollado muchos ciclos de vida distintos, se pueden clasificar en dos categorías:
 Estrategias r
Son organismos que tienen una estrategia general de vida que les permite reproducirse rápidamente (r
significa rapidez de incremento natural).
Tiene periodos cortos de vida. Al reproducirse producen gran cantidad de crías, lo que aumenta la
probabilidad de supervivencia, ya que presentan un alto índice de mortalidad infantil.
Son poco exigentes en cuanto a la condiciones ambientales; es decir, presentan rangos amplios de tolerancia
para la luz, temperatura, humedad, pH, etc. La maleza, los ratones, las ostras, las moscas y una gran variedad
de plantas e insectos, son estrategias r.
 Estrategia K
Son organismos que constituyen poblaciones estables, cuyo crecimiento se mantiene cercano al valor K; es
decir, fluctúan con valores próximos a la capacidad de carga del ambiente.
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Se adaptan lo más estrechamente posible al hábitat con gran éxito, pero tiene un rango de tolerancia a los
cambios ambientales mucho más estrecho que los estrategas r.
Presentan periodos de vida de larga duración y tiempos generacionales también largos. Producen poca crías y
las cuidan muy bien
Estrategia r
Muchas crías
Maduración rápida
Reproducción, una sola vez
Poco o ningún cuidado parental
Ej: Bacteria, flores
Estrategia k
Pocas crías
Maduración lenta
Reproducción en muchas ocasiones
Cuidado parental intenso
Ej: Arboles, mamíferos del desierto
Valencia ecológica
Denominamos valencia ecológica al campo o intervalo de tolerancia de una especie respecto a un factor
cualquiera del medio.
Los factores limitantes marcaran unos niveles de tolerancia (máximo y mínimo) para la existencia de
determinadas especies, algunas de las cuales son poco exigentes, o eurioicas, con relación al factor en
estudio, es decir, tienen valencias ecológicas de gran amplitud; sin embargo, otras presentan unos límites de
tolerancia estrechos, recibiendo en este caso el nombre de estenoicas.
Las especies estenoicas (menos tolerantes) sueles
responder de manera más eficaz cuando las
condiciones del medio les propicias, comportándose
como estrategas k. Por el contrario, las especies
eurioicas se adaptan mejor a las condiciones
cambiantes del medio, su abundancia es menor y son
menos
especialistas
en
nichos
ecológicos,
comportándose como estrategas r.
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ECOLOGÍA DE COMUNIDADES
Una comunidad es una asociación de organismos de diferentes especies que viven en el mismo lugar e
interactúan entre sí; también se puede decir que son un conjunto de poblaciones de animales y vegetales que
comparten el mismo espacio.
A la comunidad también se le llama biocenosis y al lugar que ocupa, con todos sus factores físicos, recibe el
nombre de biótopo. Ambos constituyen un ecosistema.
Las especies que comparten un biotopo, es decir, que constituyen la comunidad están poco emparentadas
entre ellas, así se evita la competencia. Si tuvieran los mismos gustos alimenticios competirían por los
mismos recursos.
Microcomunidad: es una asociación poblacional que cuenta con las siguientes características:
 Ocupa un espacio ambiental pequeño
 Su existencia es breve ya que es afectada por los cambios ambientales.
 Requiere de la ayuda de comunidades vecinas para satisfacer las necesidades energéticas y completar
las cadenas alimenticias. Como ejemplos de microcomunidades podemos citar un tronco podrido, un
charco de agua.
Estructura de una comunidad biológica
Está determinada por la clase, número y distribución de individuos que forman las poblaciones. En la
estructura de una comunidad biológica se distinguen tres aspectos fundamentales: composición,
estratificación y límites:
Composición de las comunidades: dentro de estas se deben tomar en cuenta las siguientes características:
 Abundancia: Es el número de individuos que presenta una comunidad por unidad de superficie o de
volumen (densidad de población)
 Diversidad: Se refiere a la variedad de especies que constituye una comunidad. (tanto la abundancia
como la diversidad son pequeñas en aquellas zonas de climas extremos, como desiertos, fondos de
océanos, etc.)
 Dominancia: Se refiere que sobresale en una comunidad, ya sea por el número de organismos, el
tamaño, su capacidad defensiva, etc. La comunidad, por lo general, lleva el nombre de la especie que
domina, por ejemplo, un pinar, (comunidad de espinos), banco de ostras.
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Los niveles tróficos
Los organismos de una comunidad pueden clasificarse en tres categorías según la forma en que obtienen el
alimento: productores, consumidores y descomponedores. La mayor parte de las comunidades tiene
representantes de los tres grupos, los cuales interactúan extensamente entre sí.
a) Productores
La luz del sol es la fuente de energía que activa casi todos los procesos vitales en la tierra. Los productores,
también llamados autótrofos (del griego autos: “uno mismo” y trofos: “nutrición”) producen moléculas
orgánicas complejas a partir de sustancias inorgánicas simples, por lo común utilizando la energía de la luz
solar. En otras palabras, los productores realizan la fotosíntesis.
Al incorporar en su organismo las sustancias químicas que fabrican, los productores hacen que su cuerpo o
partes de su cuerpo sean recursos alimenticios para otros organismos. En las comunidades terrestres los
productores más importantes más importantes son las plantas de todo tipo; mientras que en las
comunidades acuáticas son las algas y las cianobacterias. En algunos casos especiales, como en las
profundidades sin luz de los océanos, los productores son bacterias que no realizan fotosíntesis, sino que
obtienen la energía primaria de procesos químicos; a estos se les llama como se dijo en clases organismos
quimiosintéticos.
b) Consumidores
Se les llama consumidores a todos aquellos seres vivos que utilizan el cuerpo o partes del cuerpo de otros
seres vivos para obtener materia y energía. Se les llama también heterótrofos. A este nivel trófico pertenecen
todos los animales, los protistas no fotosintéticos, los hongos y las bacterias depredadoras.
Dentro de los consumidores pueden distinguirse los siguientes tipos:
Consumidores primarios: organismos que consumen productores, lo cual significa que son exclusivamente
herbívoros. Vacas, llamas, guanacos, conejos son ejemplos de consumidores primarios, al igual que las
almejas y las cholgas en las comunidades marinas.
Consumidores secundarios: organismos que comen consumidores primarios; entre ellos se encuentran los
carnívoros que comen animales y los insectívoros. Pumas, jaibas, tiburones son ejemplos de carnívoros.
Consumidores terciarios: seres que se alimentan de carnívoros. Se les llama también superdepredadores o
carnívoros finales.
Omnívoros: animales que se alimentan de una variedad de organismos, vegetales y animales de diferentes
niveles tróficos. Cerdos, osos y seres humanos son ejemplos de omnívoros.
Carroñeros o necrófagos: son animales que se alimentan de cadáveres, como los buitres, los jotes y algunos
crustáceos marinos.
Detritívoros: organismos que se Alimentan de la materia orgánica en descomposición de animales y
vegetales. Los cangrejos marinos lombrices de tierra y algunas moscas son ejemplos de detritívoros.
c) Descomponedores
Los descomponedores (también llamados desintegradores, putrefactores o sagurófitos) son los que
degradan la materia orgánica y utilizan los productos de la descomposición como fuente de energía.
La materia orgánica presente en el suelo que es susceptible de ser descompuesta en materia orgánica a través
de la acción de organismos vivos recibe el nombre de materia biodegradable. Por lo tanto, el amplio grupo de
organismos descomponedores es el responsable del reciclaje de los nutrientes, de modo que las moléculas
simples, liberadas por ellos, puedan ser reutilizadas por los productores.
Las bacterias y los hongos son importantes descomponedores. Por ejemplo, la madera muerta es invadida
por los hongos metabolizadores de azúcar que consumen carbohidratos simples de la madera, como glucosa y
maltosa. Cuando estos carbohidratos se agotan, otro tipo de hongos, junto con termitas y bacterias, completan
la digestión de la madera degradando la celulosa.
Los descomponedores se pueden dividir en dos grupos: transformadores y mineralizadores.
 Los transformadores son descomponedores heterótrofos: bacterias y hongos en el suelo y solamente
bacterias en el agua. Efectúan transformaciones de la materia orgánica cuyos productos finales
pueden ser moléculas simples, tanto orgánicas como inorgánicas.
 Los mineralizadores son descomponedores quimiosintéticos y, por lo tanto, autótrofos. Estos
organismos elaboran materia orgánica, pudiendo ser el eslabón inicial de nuevas cadenas tróficas, o
bien, liberan sustancias inorgánicas asimilables por los organismos productores.
Estratificación de la Biocenosis: las comunidades se pueden encontrar en estratos o capas horizontales o
verticales. De igual manera, existen comunidades monoestratificasdas, en las que su estratificación vertical es
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muy pequeña y solo se permite distinguir un solo estrato, tal es el caso de las zonas rocosas o desérticas
cuyos animales y plantas (representadas especialmente por líquenes) forman una capa al mismo nivel. Como
ejemplo de una estratificación vertical podemos observar un bosque en el cual se encuentra el estrato
subterráneo, suelo y un estrato herbáceo, arbustivo y arbóreo
Límites de la biocenosis: En ocasiones es difícil establecer con claridad los límites de una comunidad. Esto
resulta sencillo hacerlo en comunidades que ocupan biotopos muy concretos y delimitados, como ocurre en
una pequeña charca o en una isla. Cuando se trata de individualizar biocenosis establecidas en biotopos como
el océano, resulta difícil delimitarlas pues unas con otras se interfieren. En tales casos existen zonas de
transición que pueden ser intermedias y que se conocen con el nombre de ecotono. La frontera entre un
bosque y una pradera, o en la orilla de un río, son ejemplos de ecotonos.
Los ecotonos son zonas de tensión entre comunidades, debido a la competencia que se establece entre los
individuos de ambas para lograr penetrar en el biotopo de su contraria. La zona del ecotono presenta
condiciones climáticas y otras características físicas distintas, pero generalmente intermedias entre las
propias en los biotopos limítrofes.
Nicho ecológico y hábitat
En nicho ecológico y el hábitat se confunden muy a menudo o se suelen tomar como sinónimos. La verdad es
que ambos tienen una relación estrecha pero una incluye a otra.
Hábitat corresponde al lugar que una especie ocupa dentro del espacio físico de la comunidad. Al estudiar el
concepto de hábitat es necesario considerar que los organismos reaccionan ante una variedad de factores
ambientales y sólo pueden ocupar un cierto hábitat cuando los valores de estos factores caen dentro del rango
de tolerancia de la especie.
Debido al que el hábitat describe una localización, podemos definirlo a diferentes niveles o escalas. Nuestro
hábitat puede ser el país donde vivimos, la región o la ciudad de residencia e, incluso, nuestra casa.
El concepto de nicho ecológico surge como consecuencia del efecto producido por la competencia. Nicho
ecológico es el espacio ecológico ocupado por una población dentro de un ecosistema.
El nicho ecológico de un organismo comprende, por lo tanto, todos los aspectos de su existencia; esto es,
todos sus factores físicos, químicos y biológicos que le permiten sobrevivir, permanecer saludable y
reproducirse. También incluye lo que consume, aquellos por quienes es consumido, los organismos con los
que compite y la forma en que interactúa con los componentes no vivos del ambiente y es influido por ellos
(como luz, temperatura y humedad). El nicho ecológico entonces es, la totalidad de las adaptaciones de un
organismo, el uso que hace de los recursos y el modo de vida para el cual es apto. De esta manera, la
descripción completa de nicho ecológico de un organismo implica numerosas dimensiones.
Se hace una distinción entre nicho potencial y la función que el organismo realmente cumple. El nicho
potencial tiene que ver con todas las posibilidades para lo cual es capaz y desarrollaría en condiciones
ideales; sin embargo, factores como competencia con otras especies suelen excluirlo de una parte del nicho
potencial. Por el contrario, el modo de vida de un organismo desarrolla constituye su nicho real.
Normalmente, cuando hablamos de nicho ecológico nos estamos refiriendo al nicho real.
Factores limitantes del nicho
El modo de vida de un ser vivo es determinado por sus mecanismos adaptativos de todo tipo, los que a su vez
determinan la tolerancia del organismo a los factores ambientales. Cuando un factor ambiental está en una
11
intensidad o cantidad normal para un ser vivo que lo necesita, dicho organismo vive sin problemas. Pero, si
este factor disminuye por debajo de un nivel mínimo necesario se transforma en un factor limitante. La
mayoría de éstos son variables simples, tales como el contenido de minerales del suelo, extremos de
temperatura, concentración de gases en el aire, concentración de sales en el agua, etc.
Por sus interacciones, tales factores permiten definir el nicho real de un organismo.
Dinámica de una comunidad biológica
La estructura física y biológica no es una característica estática de la comunidad, ya que cambia temporal y
espacialmente.
La estructura vertical de la comunidad cambia con el tiempo. Conforme los organismos que forman, nacen,
crecen y mueren. Las tasas de natalidad y mortalidad de las especies varían en respuesta a los cambios
ambientales, cambiando el patrón de diversidad y dominancia de las especies. Lo que lleva a lo largo del
tiempo y en el espacio a un cambio en la estructura de la comunidad, tanto física como biológica. Este
cambio en el patrón de la estructura de la comunidad es lo que se llama dinámica de comunidades.
Dentro de la dinámica de comunidades podemos encontrar tres puntos fundamentales: las sucesiones
ecológicas, las fluctuaciones y las interacciones que se desarrollan entre las poblaciones.
Fluctuaciones de las poblaciones
Son cambios en las poblaciones que, debido a diversos factores ambientales, afectan a veces dependiendo de
la densidad o bien de la forma independiente de la diversidad, pueden tener efectos profundos, a favor o en
contra, sobre otras poblaciones incluyendo a la especie humana.
Sucesión ecológica
Es un cambio estructural de una comunidad en la que un conjunto de plantas y animales toman el lugar de
otros siguen en un oren predecible hasta cierto punto, aunque son tan variados como los ambientes en los que
se lleva a cabo la sucesión.
En cada caso, la sucesión comienza con unos pocos invasores fuertes llamados pioneros. Si no hay
perturbación, la comunidad que se ha establecido llegará a formar una comunidad clímax, variada y
relativamente estable, que subsiste por si misma a lo largo del tiempo.
La sucesión adopta dos formas principales:
Sucesión primaria: una comunidad coloniza poco a poco una roca desnuda, arena o estanque gracial, donde
no existe rostro de la comunidad. La formación de una comunidad desde la nada es un proceso que por lo
regular, toma miles o incluso decenas de miles de años.
1000
Tiempo en años
0
Sucesión secundaria: se desarrolla una nueva comunidad después que una ya existente ha sido alterada, por
ejemplo, por un incendio forestal, tala indiscriminada o abandono, como puede ocurrir con un campo
agrícola. Esta sucesión es mucho más rápida que la primaria, porque la comunidad que ha sido eliminada ha
dejado su rastro en forma de tierra orgánica o semillas.
12
Tiempo en años
200
0
Reglas generales en las sucesiones
A medida que transcurren las sucesiones, se puede apreciar una serie de cambios en los ecosistemas:
 La diversidad aumenta: la comunidad climax permite la existencia de un gran número de especies.
 La estabilidad aumenta: las relaciones entre las especies que integran la biocenosis son muy fuertes,
existiendo múltiples circuitos y realineamientos que contribuyen a la estabilidad del sistema.
 Aumenta el número de nichos: este incremento es debido a que cuando se establecen relaciones de
competencia, las especies r son expulsadas por las especies k, que ocupan sus nichos. El resultado
final de una especie para cada nicho y un aumento en el número total de ellos.
 Cambios de unas especies por otras: las especies pioneras u oportunistas colonizan, de forma
temporal, los territorios no explotados. Se pasa de forma gradual de las especies estrategas r,
adaptables a cualquier ambiente, a especies estrategas k, más exigentes y especialistas.
 Evolución de los parámetros tróficos: la productividad decrece con la madurez. Margalef afirma
que la comunidad climax es el estado máximo de biomasa y mínima tasa de renovación.
Interacciones entre las poblaciones
La red de vida interactuante que constituye una comunidad tiende a mantenerse en equilibrio entre los
recursos y el número de individuos que los consumen. Cuando las poblaciones interactúan unas con otras e
influyen en la capacidad de cada una para sobrevivir y reproducirse, sirven como agentes de selección
natural. Por ejemplo los depredadores al matar a las presas más fáciles de atrapar, como animales viejos o
enfermos, dejan vivos a los individuos con mejores defensas contra la depredación. Así, estos individuos
dejan un mayor número de crías, cuyas características hereditarias predominarán en la población. De esta
forma, al mismo tiempo que se controla el tamaño de las poblaciones, las interacciones moldean el cuerpo y
comportamiento de las poblaciones en las que interactúan.
En una comunidad, existen dos principales formas de relaciones entre los organismos: las relacones
intraespecíficas y las relaciones interespecíficas.
 Las relaciones intraespecíficas: son aquellas que se establecen entre individuos de una misma
especie, como, por ejemplo, las bandadas de aves, las sociedades, (como es el caso de la sociedad de
abejas), etc.
 Las relaciones interespecíficas: son aquellas que se desarrollan entre miembros de diferentes
especies.
Relaciones interespecíficas
La coexistencia de poblaciones diferentes genera una serie de interacciones, de las que dependen el
desarrollo y evolución simultánea de todas ellas como ya se mencionó en párrafos anteriores. Dichas
interacciones actúan como factores limitantes bióticos, que al permitir la existencia de unas en detrimento de
otras van a contribuir a la estabilidad del conjunto.
13
Los productores, consumidores y descomponedores de una comunidad interactúan de diferentes formas, y
cada uno establece asociaciones con otros organismos. Estas interacciones entre especies diferentes pueden
ser Simbióticas y No simbióticas.
Relaciones no simbióticas
Aún cuando muchas relaciones que tiene un organismo son simples contactos esporádicos, de corta duración,
ellas no son muy influyentes en la sobrevivencia. Al igual como se debe enfrentar las condiciones físicas y
químicas de su ambiente, cualquier organismo también debe hacer frente a las amenazas o a las
oportunidades que le oponen o brindan los otros organismos que forman parte de la comunidad biológica.
Las interacciones de corta duración, que no significan una asociación permanente, son llamadas relaciones no
simbióticas, entre las cuales merecen especial atención la depredación y la competencia.
1.- Competencia
La competencia es una forma de interacción entre individuos de la misma especie (competencia
intraespecífica) o entre individuos de especies diferentes (competencia interespecífica) que utilizan el mismo
recurso, el cual suele estar en cantidad limitada, de manera que ambos organismos o especies se ven
perjudicadas en esta interacción. Como resultado de la competencia el éxito biológico y reproductivo de los
individuos que interactúan puede verse reducido. Entre los diversos recursos por los cuales los organismos
pueden competir se encuentran el alimento, el agua, la luz, el espacio vital, las madrigueras, los sitios de
nitrificación, etc.
En el caso de la competencia interespecífica, la intensidad de la competencia depende de lo similares que
sean los requisitos de las especies involucradas. En otras palabras, el grado de competencia es proporcional a
la magnitud de la superposición de los nichos ecológicos de las especies en competencia. La competencia, ya
sea interespecífica o intraespecífica, puede darse de dos maneras: por interferencia o por explotación.
 Competencia por interferencia
En esta forma de competencia, un competidor interfiere en el acceso a un recurso por parte de otro, de
manera directa. Por ejemplo, los animales territoriales dejando señales que advierten su presencia
(marcas territoriales). Si otro animal invade su territorio, puede ocurrir un encuentro agresivo entre
ellos. En este ejemplo, el territorio es el recurso por el cual compiten los organismos pero además lo
hacen por la utilización de otros recursos que se hallan en él, como agua, alimentos, etc.
 Competencia por explotación
En este caso los organismos involucrados en la competencia no interactúan en forma directa, sino que
en forma directa, si no que en forma indirecta. Por ejemplo, los individuos de una población de
animales, cuya alimentación está basada en vegetales, deben encontrar este alimento para poder
nutrirse. Si otro grupo de organismos, como las langostas, encuentra antes los vegetales y deja sólo
los restos, los animales deberán continuar buscando, lo que significa para ellos un mayor gasto de
energía y mayor riesgo de depredación.
Principio de exclusión competitiva
En la competencia interespecífica, como se vio en párrafos anteriores, dos especiéis diferentes no pueden
ocupar exactamente el mismo espacio físico, el mismo nicho ecológico en forma simultánea y continua. Esta
idea que suele designarse como principio de exclusión competitiva, fue formulado por el microbiólogo
ruso G.F. Gause en el año 1934. Este principio indica lo siguiente “si se pusieran juntas dos especies con el
mismo nicho ecológico y se les obligara a competir por algún recurso limitado, inevitablemente una de ellas
vencería a la otra por competencia y la especie menos adaptada de las dos se extinguiría o sería desplazada
a otro territorio” Esto debido a que cuando los nichos entre dos especies se superponen (son muy
parecidos), la competencia que se genera entre ambas es muy intensa, lo que puede determinar el
desplazamiento o la extinción de una de ellas. Para formular y demostrar este principio, Gause utilizó dos
especies de Protistas del Género Paramecium: P. aurelia y P. caudatum.
Primero, estas especies fueron cultivadas por separadas, frente a las mismas condiciones de laboratorio
observándose que ambos proliferaban satisfactoriamente. Sin embargo, cuando Gause colocaba juntas las dos
especies en un mismo matraz, siempre una de ellas eliminaba o excluía competitivamente a la otra. Esto es
posible observar en los siguientes gráficos.
14
En la figura se muestra el experimento realizado por Gause. Las líneas punteadas son el crecimiento de la
población de Paramecium en un cultivo por separado y las líneas continuas son el crecimiento de
Parameciun en un cultivo mixto (las dos especies juntas)
Utilización diferencial de los recursos
El ecologista R. MacArthur puso a prueba en
condiciones naturales lo que Gause investigó en su
laboratorio. Para ello investigó cinco especies de
Gorjeadores de Norteamérica (un tipo de ave). Todas
estas aves cazan los mismos insectos y anidan en el
mismo tipo de pino. Este investigador observó que cada
especie concentra su búsqueda en zonas específicas del
árbol, emplea diferentes tácticas de caza y anida en
épocas ligeramente diferentes. Al dividirse los recursos,
los Gorjeadores reducen al mínimo la superposición de
sus nichos y aminoran la competencia entre diversas
especies.
De esta forma, MacArthur descubrió que cuando dos
especies coexisten con necesidades similares, por lo
regular ocupan un nicho más pequeño que el que
cualquiera de ellas ocuparía si estuviese sola. Este
fenómeno conocido como partición de recursos es
una adaptación evolutiva que reduce los efectos
perjudiciales de la competencia interespecífica.
La competencia y la regulación del tamaño y distribución de una población
Los individuos de una misma especie tienen necesidades idénticas de recursos y ocupan un mismo nicho
ecológico. Por esta razón, la competencia interespecífica es uno de los principales factores reguladores del
tamaño de las poblaciones.
Un estudio que llevó a cabo el ecologista J. Connell con percebes (crústaceos que se adhieren
permanentemente a las rocas y a otras superficies del mar), comprobó de cierta forma el efecto de la
competencia interespecífica en la distribución y tamaño de las poblaciones en competencia.
Los percebes del género Chthalus comparten los litorales de Escocia con otro género llamado Balanus. Sus
nichos ecológicos se traslapan considerablemente. Ambos géneros viven en la zona intermareas. Connel
encontró que Chthamalus domina la zona marea alta y Balanus, la marea baja. Cuando este investigador
retiró a todos los Balanus, la población de Chthamalus aumentó y se diseminó hacia la zona en que habitaba
Balanus.
15
Donde el hçabitat es idóneo para ambos géneros, Balanus vence porque es más grande y crece con más
rapidez. Sin embargo, Chthamalus tolera las condiciones de mayor sequedad, por lo que goza de una ventaja
competitiva en marea alta. Como lo ilustra este ejemplo, la competencia interespecífica limita tanto el tamaño
como la distribución de las poblaciones en competencia.
De esta forma, así como la competencia dentro de las especies lleva a la eliminación de la gran mayoría de
los individuos, la competencia entre las especies puede llevar a la eliminación de una especie en una
comunidad.
2.- Depredación
Es un tipo de relación en la cual un opganismo de una especie determinada (predador) se alimenta de un
organismo de otra especie (presa). Esto implica la muerte de un organismo que sirve de alimento al otro. Sólo
el depredador se favorece en esta relación.
 Efectos de la depredación en la dinámica de una población
Desde el punto de vista ecológico, las interacciones depredador-presa influyen sobre el número de
organismos de una población y sobre la estructura de la comunidad.
El tamaño de una población de predadores frecuentemente está limitado por la disponibilidad de presas. Sin
embargo, la predación no es necesariamente el factor principal en la regulación del tamaño de la población de
organismos presa, ya que ésta se puede ver más influenciada por su propio suministro de alimentos.
presa
predador
Grafico que muestra las variaciones en el número de individuos del predador y la presa. Se puede apreciar como el número de
presas también hace variar el número de predadores
 Evolución y depredación
Los depredadores utilizan una variedad de tácticas o técnicas para obtener su alimento. Estas tácticas están
bajo intensa presión selectiva y es probable que aquellos individuos que obtienen el alimento en forma más
eficiente, dejen una mayor cantidad de descendencia.
En el caso de la presa potencial, es probable que aquellos individuos que tiene más éxito en evitar la
depredación dejen la mayor cantidad de descendencia. De ésta manera, la depredación afecta a la evolución
tanto del depredador como de la presa.
Un depredador más eficiente para capturar sus presas ejerce una intensa presión selectiva sobre éstas, las
cuales con el tiempo desarrollan algún recurso para reducir la probabilidad de ser capturadas. A su vez, el
recurso adquirido por la presa actúa como una fuente de presión selectiva sobre el depredador. Esta evolución
interdependiente entre las especies interactuantes se denomina coevolución.
Entre las tácticas que utilizan tanto depredadores como presas, están el camuflaje, el mimetismo, las señales
de alerta, entre otras
Relaciones simbióticas
Los miembros de una relación simbiótica, llamados simbiontes, pueden beneficiarse, no ser afectados o
resultar perjudicados por la relación. Las numerosas asociaciones simbióticas en la naturaleza son el
resultado de una coevolución, es decir, de una evolución en la que dos organismos distintos interactúan de
manera tan estrecha y por un largo tiempo, que se adaptan cada vez más uno al otro.La simbiosis asume tres
formas: mutualismo, consalismo, protocoperación, parasitismo y amensalismo
16
1.- Parasitismo
Es un tipo de relación en la cual un organismo conocido como parásito durante toda su vida se alimenta de
otro organismo (huésped), al cual le provoca daño sin causarle la muerte. Algunos científicos consideran el
parasitismo una forma especial de depredación, en la que el depredador es considerablemente más pequeño
que la presa.
Como ocurre con las formas más obvias de depredación, es probable que las enfermedades producidas por
parásitos eliminen a los individuos más jóvenes, a los discapacitados a los más viejos, haciéndolos más
susceptibles a otros depredadores, a los efectos del clima o a la escasez de alimento, etc.
Existen dos tipos de parásitos:
Ectoparásito: son aquellos que viven sobre la superficie del huésped. También son conocidos como
parásitos externos. Ejemplo de estos parásitos son los piojos, las pulgas, las garrapatas, etc.
Endoparásitos: son aquellos que viven en el interior del huésped, como por ejemplo, la lombriz solitaria
(Tenia), los acaros.
2.- Mutualismo
Es una relación en donde dos especies participantes obtienen beneficio mutuo de una relación y no pueden
vivir separadamente, pues mueren. Es una relación obligada. Ej: plantas y bacterias fijadoras de nitrógeno
(Rizobium sp), las plantas y sus polinizadores.
3.- Protocooperación
En esta relación ambas especies resultan favorecidas, sin embargo, no exuste una dependencia mutua.
Ejemplo: algunas aves acostumbran posarse sobre la piel de los jabalíes para alimentarse de los parásitos.
4.- Comensalismo
En esta relación se beneficia sólo una especie, mientras que la otra no se beneficia ni se daña. Por ejemplo:la
relación entre el tiburón y el pez rémora.
5.- Amensalismo
Relación en la cual uno de los asociados resulta perjudicado por otro que no manifiesta un cambio aparente.
Ej: Hongo Penicillium productor de penicilina (un antibiótico que inhibe el crecimiento de bacteria) y las
bacterias. En esta relación, los hongos no se afectan ni se benefician; las bacterias en cambio, son seriamente
afectadas.
Biodiversidad versus estabilidad ecológica
Por diversidad se entiende la diversidad biológica, es decir: “la riqueza o variedad de especies, la cual puede
ser expresada como el número de clases distintas por unidad de espacio o como la razón entre estas clases y
el número de individuos totales, y la abundancia relativa, o la distribución de los individuos entre las distintas
clases” (E.P. Odum).
Según esta definición, la diversidad tiene dos componentes: si comparamos dos ecosistemas, será más
diverso no solo el que tiene mayor número de especies, sino el que posee, además, el mayor número de
individuos por cada especie.
El concepto de diversidad no sólo se aplica a las especies; también se puede hablar e diversidad de
ecosistemas y diversidad genética.
Los ecólogos consideran que la estabilidad de una comunidad es una consecuencia de su complejidad; esto
es, una comunidad con una considerable diversidad de especies más estable que otra con menor
diversidad. Con una multitud de posibles interacciones dentro de la comunidad es poco probable que
cualquier perturbación aislada pueda afectar a un número de componentes que pongan en peligro al sistema
total. Por ejemplo, las plagas destructivas son más comunes en campos cultivados, que son comunidades de
baja diversidad, que en comunidades naturales con mayor diversidad de especies.
Las causas principales de la pérdida de biodiversidad son la deforestación, el sobrepastoreo, la destrucción de
hábitat, el coleccionismo, la caza, la venta de especies no autóctonas y las actividades industriales.
Biodiversidad en Chile
En Chile existen 684 especies terrestres y de agua dulce de diversas clases de animales. De ellas 243
presentan problemas de conservación:
17
Especies Chilenas
Especies
con
problemas
conservación
Porcentaje con problemas
de
Mamíferos
91
51
Aves
432
72
Réptiles
78
45
Anfibios
39
31
Peces
44
44
TOTAL
684
243
56%
17%
58%
79%
100%
35%
Los problemas de conservación se clasifican en tres categorías: especie extinta, especie en peligro de
extinción y especie vulnerable.
Especies extintas:
Son aquellas que sin lugar a dudas, no han sido localizadas en estado silvestre en los últimos 50 años. En
chile existen dos especies de vertebrados clasificados en esta categoría:
Ctenomys magellanicus dicki, Tuco-Tuco de la Isla Riesco (mamífero)
Numenius borealis, Zarapito boreal (ave)
Especies en peligro de extinción
Son aquellas cuya supervivencia es poco probable si los factores causales de peligro continúan operando
como lo hacen actualmente. Se incluyen poblaciones que han sido reducidas a un nivel crítico o cuyo hábitat
ha sido reducido drásticamente. En Chile hay 50 especies clasificadas en esta categoría; por ejemplo:
Chinchilla lanígera (chinchilla chilena)
 Felis colocola (gato colocolo)
 Hippocamelus bisulcus (huemul)
 Cyanoliseus patagonus byroni (loro tricahue)
 Liolaemus gravenhorsti (lagartija)
 Rhinoderma rufum (ranita de Darwin)
 Trichomycterus chungarensis (bagrecito del Chungará)
 Basilichthys microlepidotus (pejerrey chileno)
Especies vulnerables
Son aquellas sobre las cuales se cree pasarán en un futuro cercano a la categoría de “peligro” si los factores
causales de la amenaza continúan operando. Se incluyen todas las especies que están disminuyendo debido a
la sobre explotación o destrucción del hábitat y a quellas que aun son abundantes pero están bajo la amenaza
de factores adversos. En Chile existen 92 especies clasificadas en esta categoría; por ejemplo:
 Lagidium viscasia (vizcacha)
 Lutra felina (chugungo)
 Felis concolor (puma)
 Lama guanicoe (guanaco)
 Pudu pudu (pudú)
 Columba araucana (torcaza)
 Spheniscus Humboldt (pingüino de Humbolt)
 Caudiververa nitidus (rana chilena)
 Percicthys trucha (trucha criolla)
 Vicugna vicugna (vicuña)
 Pseudalopex fulvipes (zorro chilote)
 Pterocnemia pennata pennata (ñandú)
Factores que determinan el número de especies de una comunidad
Las comunidades varían mucho en el número de especies que contienen. Por ejemplo, un arrecife de coral es
una comunidad con diversidad de especies extremadamente grande; en cambio, una isla pequeña o una cima
de montaña presentan baja diversidad de especies.
¿Qué determina el número de especies de una comunidad?
Al parecer no existe una respuesta única; probablemente son significativos varios factores que revisaremos
brevemente:
1.- Abundancia de nichos potenciales:
Una comunidad que ya es compleja en factores físicos, químicos y biológicos ofrece mayor variedad de
nichos ecológicos potenciales que una comunidad simple, y por ese motivo puede hacerse aún más compleja
si surgen o inmigran organismos potencialmente capaces de ocupar esos nichos.
18
2.- Aislamiento geográfico del hábitat
La diversidad de especies se relaciona inversamente con el aislamiento geográfico del hábitat. Las
comunidades que habitan islas tienden a ser mucho menos diversas que las comunidades que habitan
ambientes continentales, aun cuando las condiciones ambientales sean similares. Esto se debe en parte a la
dificultad de muchas especies de llegar a la isla para colonizarla, y también a que la zona sea más pequeña y
que posea menos hábitat y nichos ecológicos potenciales.
3.- Estrés ambiental sobre el hábitat
Sólo aquellas especies capaces de tolerar condiciones ambientales extremas pueden vivir en una comunidad
sometida a estrés ambiental. Así, la diversidad de especies de un río contaminado será más baja que un río
limpio cercano similar. De igual modo, la diversidad de especies de comunidades de altas latitudes expuestas
a climas crudos, es menor que la de comunidades de más baja latitud y con clima más benigno.
4.- Efecto de borde
La diversidad de especies suele ser mayor en los bordes de comunidades distintas que en sus centros, debido
a que el borde contiene mayores posibilidades de nichos ecológicos diferentes.
5.- Sobredominancia de una especie
La diversidad de especies es reducida cuando cualquiera de las especies disfruta de una clara y exagerada
posición de dominancia dentro de una comunidad. En este caso, la especie sobre dominante se apropia de los
recursos disponibles y desaloja o elimina de la competencia a muchas otras especies.
19
ECOSISTEMA
Como ya se vio en ecología de comunidades existe un lugar que es ocupado por todos los organismos vivos
llamado biotopo, el cual comprende la temperatura, la radiación, la humedad ambiental, presión atmósférica,
sustancias orgánicas e inorgánicas, etc. Por otro lado, el componente biótico o biocenosis (elementos vivos)
del ecosistema comprende los productores consumidores y descomponedores (en algunos textos llamados
desintegradores o microconsumidores) que para efectos de conocer la transferencia de energía se llaman a
cada uno nivel trófico. Esta combinación de componentes bióticos y abióticos, a través de los cuales fluye la
energía circula los materiales, se conoce como ecosistema.
En relación al componente biótico se distinguen 2 tipos de organismos:
a.- Los autótrofos: son aquellos organismos capaces de utilizar diferentes formas de energía y utilizarlas
para sintetizar sustancias orgánicas a partir de materias inorgánicas. Ejemplo: fotosíntesis y quimiosíntesis.
b.- Los heterótrofos: corresponden a aquellos organismos que degradan, asimilan y desintegran las
sustancias orgánicas necesarias para satisfacer sus requerimientos vitales.
Como todo sistema, el ecosistema requiere de una fuerza impulsora, siendo esta fuerza la energía. La fuente
de energía determina en gran medida las características de un ecosistema. Es así como los principales tipos
de energía que mueven el ecosistema son la energía solar y la producida por los combustibles químicos.
Transferencia de materia y energía
La principal razón por la cual los seres vivos se relacionan con su entorno es para la obtención de materia y
energía. Este intercambio es esencial para formar y mantener las estructuras de los sistemas biológicos, así
como para el óptimo desarrollo de todas sus actividades.
Cadenas tróficas
La primera y única energía exterior que ingresa a los ecosistemas es la energía radiante proveniente del sol.
Su influencia sobre el planeta Tierra es la causa de la mayor parte de los fenómenos químicos y físicos, así
como también de la activación de los procesos biológicos.
Del total de la radiación solar que llega a la Tierra, un 30 % es reflejada de inmediato hacia el espacio;
solamente el 70% restante es absorbida por el planeta y acciona el ciclo del agua, impulsa los vientos y las
corrientes oceánicas, activa la fotosíntesis y calienta el planeta.
¿Cuánta energía solar es absorbida en la fotosíntesis?
Se ha estimado que la eficiencia máxima de absorción de la luz solar en la fotosíntesis tiene un promedio de
2%. Esta es la porción de energía solar capturadas por las plantas y
que queda almacenada en los enlaces químicos de las moléculas
orgánicas producidas en la fotosíntesis. Con esta energía, transferida
de un organismo a otro, funcionarán todos los sistemas biológicos del
planeta.
A las rutas de consumo de la biomasa en un ecosistema, por
transferencia de materia de un organismo a otro, se les denomina
cadenas tróficas o alimentarias.
La cadena trófica más simple se compone, al menos, de tres niveles
tróficos, los que corresponden a diferentes posiciones respecto a la
utilización de la materia y la energía: productores, consumidores y
descomponedores. Los productores inician la cadena convirtiéndola
energía luminosa en energía química; los consumidores obtienen la
materia de los productores; los descomponedores toman la materia de
los consumidores y la reciclan.
El flujo de energía en las cadenas tróficas es siempre una corriente en
una sola dirección, puesto que se inician en los productores, sigue a
través de los consumidores y termina con los descomponedores.
Al seguir este flujo dentro de los ecosistemas, no solamente se
comprende su sentido unidireccional, sino que también se observa
que la energía se va degradando progresivamente entre uno y otro
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eslabón de la cadena. Esto sucede porque cada organismo, para construir su propia biomasa, gasta energía en
la realización de sus procesos vitales y, por último, otra porción de energía es liberada como calor.
Debido a que la energía se va degradando a medida que es transfería, la energía es recibida por los
consumidores es menor y más pobre mientras más lejos se encuentre el organismo consumidor de los
productores dentro de la cadena trófica. Esta es la razón por la cual las cadenas tróficas más largas tienen un
máximo de cinco eslabones.
En un ecosistema la energía circula linealmente y la materia lo hace cíclicamente
En estos casos, las cadenas tróficas se estructuran en los siguientes niveles:
a) Productores, son los organismos autótrofos, como las plantas verdes.
b) Consumidores primarios, están representados por los organismos heterótrofos que se alimentan de
plantas (herbívoros).
c) Consumidores secundarios, se trata de los organismos heterótrofos que se alimentan de herbívoros
(carnívoros comedores de herbívoros)
d) Consumidores terciarios, son los organismos que se alimentan de los consumidores secundarios
(carnívoros consumidores de carnívoros).
e) Descomponedores, son seres vivos heterótrofos (bacterias y hongos) que hacen que las cadenas se
cierren en ciclos; descomponen y remineralizan la materia orgánica de cadáveres, excrementos, etc.,
en materias solubles utilizadas por los productores.
Tramas o redes tróficas
En la naturaleza son muy escasas las
cadenas tróficas simples, unidireccionales
y sin derivaciones intermedias, dado que
pocos organismos comen un solo tipo de
otros organismos. Es más común que el
flujo de energía y la materia por los
ecosistemas implique una gama de
elecciones de alimento para cada
organismo. En cualquier ecosistema
normal son posibles numerosas vías
alternativas. Así, un modelo más realista
para el flujo de energía y materia es la
trama alimentaria o red trófica, un
complejo
de
cadenas
tróficas
interconectadas.
Las pirámides ecológicas
El hecho de que sólo el 10 % de la energía pase de un eslabón a otro en las cadenas tróficas nos hace deducir
que la biomasa y la energía de cualquier nivel trófico no puede sobrepasar el equivalente al 10% de la
biomasa del nivel anterior de la misma cadena trófica. Es decir si un productor representado por el plancton
tiene una biomasa 1000 kilos en un ecosistema, en ese mismo ecosistema solamente se pueden mantener 100
kg de la biomasa de los peces que se alimentan de ese plancton.
Los valores energéticos correspondientes a los distintos niveles tróficos se representan por medio de las
pirámides ecológicas, entre las que distinguimos tres tipos principales: pirámide de energía, pirámide de
biomasa y pirámide de números.
1.- Las pirámides de energía representan el
contenido energético de cada nivel trófico, y en
consecuencia indican la tasa de flujo de energía
desde un nivel trófico al siguiente. Suelen
expresarse en calorías o en Kilojoules/m año.
En términos generales, las pirámides de energía
son parecidas a las de biomasa en su forma, pro en
ellas se grafica más claramente la reducción en el
contenido de energía que ocurre en cada nivel
trófico. Nunca son invertidas, siendo siempre
cualquier nivel trófico más grande que su nivel
inferior correspondiente.
21
2.- Las pirámides de biomasa ilustran la biomasa en
cada nivel trófico sucesivo por unidad de área en cierto
tiempo. Pueden representar la forma de una pirámide
real, ya que la biomasa va decreciendo en niveles
tróficos sucesivos. Si se supone que en promedio hay
reducción de 90% e la biomasa por cada nivel trófico,
entonces, 10.000 kg de hierba deben sostener 1.000 kg
de grillos, que a su vez sostendrán 100 kg de ranas;
además, las comunidades de garzas no tendrán una
biomasa superior a 10 kg en total.
Ocasionalmente, en algún ecosistema, la pirámide de
biomasa puede resultar invertida; es decir, el nivel
inferior tiene una biomasa menor que su nivel superior
correspondiente, como sucede en la relación
fitoplancton-zooplanton en ecosistemas marinos. Esto
ocurre solamente cuando la biomasa de un nivel
inferior es altamente productiva y experimenta una muy elevada Tasa de Renovación.
3.- Las pirámides de números muestran
la cantidad de organismos en cada nivel
trófico del ecosistema. En la mayor parte
de las pirámides, cada nivel trófico
sucesivo ascendente es ocupado por un
número menor de individuos. Por ejemplo,
en un pastizal el número de herbívoros es
mayor que el número de carnívoros. Así
como las pirámides de biomasa pueden
presentarse a menudo con valores
invertidos, es decir, que un nivel inferior,
por ejemplo un solo árbol (productor),
pueda proporcionar alimento a cientos de
insectos (consumidor primario) o a decenas
de aves e invertebrados de diversos tipos.
Debido a que resulta difícil contar el
número de individuos en ecosistemas
naturales, una variante de las pirámides de
número es aquella que en vez del número
de individuos muestra las densidades de las
poblaciones.
Parámetros tróficos
Se denomina parámetros tróficos a las medidas y factores utilizados para evaluar la eficiencia o rentabilidad
energética de cada nivel trófico y del ecosistema completo.
 Biomasa
La biomasa es la cantidad de materia orgánica viva (fitomasa y zoomasa) o materia muerta (necromasa)
de cualquier nivel trófico o de cualquier ecosistema (por ejemplo, leña, leche, carne, hojarasca, etc.).
Podríamos decir que la biomasa constituye la manera en que la biósfera almacena energía solar.
Reservas
Biomasa
La biósfera posee una cantidad de biomasa insignificante
respecto a la cantidad de necromasa, siendo aún mayores las
reservas resultantes de la acumulación de carbono reducido,
carbón, petróleo, organismos de otros tiempos geológicos
Necromasa
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La biomasa se mide en kilogramos, gramos, miligramos, etc., aunque es frecuente expresarla en unidades de
energía: un gramo de materia orgánica equivale en promedio a 4 ó 5 kilogramos.
También es frecuente, al calcular la biomasa de un sistema, hacer referencia a la cantidad de materia que hay
en una unidad de superficie o volumen; por ejemplo, g/cm2, g/cm3, kg/m3, tm/há.
 Productividad
Se llama productividad a la capacidad energética de un ecosistema, incluyendo la energía almacenada en
la biomasa y la utilizada para mantener dicha biomasa, durante cierto período.
Dependiendo de las formas de utilizar o almacenar la energía, se distinguen los siguientes tipos de
productividad:
Productividad primaria (Pp): es el
total de energía fijada por los
organismos autótrofos, en un cierto
período (por ejemplo, producción de dos
millones de Kilocalorías por hectárea en
un año: Kcal/há año).
Productividad secundaria (Ph): es la
cantidad de energía almacenada en los
niveles de los consumidores, sean
herbívoros o carnívoros.
Productividad bruta (Pb): es la
cantidad de energía fijada por unidad de
tiempo. Si nos referimos a los
productores, este concepto representa el
total fotosintetizado en un día o en un
año. Si se trata de los consumidores,
corresponderá a la cantidad de alimento
asimilado del total ingerido.
Productividad neta (Pn): es la energía almacenada en cada nivel, potencialmente disponible para ser
transferida a los siguientes niveles tróficos.
Representa el aumento de la biomasa por la unidad de tiempo y se obtiene restando de la producción bruta la
energía consumida en el proceso respiratorio de automantenimiento. (R).
Pn= Pb - R
Como regla general, la energía que pasa de un eslabón a otro es aproximadamente el 10% de la energía
acumulada. El 90% restante de la energía se pierde como calor en los procesos de mantenimiento. Esto se
conoce como “regla del 10%”.
La regla del 10% explica por la cual el número de eslabones de las cadenas tróficas está limitado a menos de
seis, aún cuando el porcentaje de energía transferida aumenta en los últimos eslabones.
 Tasa y Tiempo de Renovación
La tasa de renovación representa la velocidad con que se renueva la biomasa; por lo tanto, sirve para
indicar la riqueza de un determinado ecosistema o nivel trófico. Su valor es el cuociente Pn/B.
Por ejemplo: la reproducción neta de una biomasa de 5000 mg/m3 es de 50 mg/m3 por día, entonces su tasa
de renovación es:
Tasa de renovación = 50 mg/m3 x día = 0,01 ó 1% diario
5000 mg/m3
El tiempo de renovación es el periodo que tarda en renovarse un nivel trófico o un sistema. Este concepto se
expresa mediante una relación inversa a la anterior, B/Pn y se puede expresar en días, años, etc.
Tiempo de renovación =
5000 mg/m3
50 mg/m3 x día
= 100 días
Con estos dos parámetros podemos evaluar cuanto es renovable tiene un recurso y tomar medidas de
conservación. Por ejemplo, en el caso anterior, el recurso citado se renueva completamente en 100 días. Si se
sigue explotando antes de ese plazo, se imposibilita su renovación.
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 Eficiencia
Esta noción representa el rendimiento de un nivel trófico o de un sistema y se calcula mediante el cuociente
salidas/entradas; es decir, la eficiencia será mayor mientras las salidas sean mayores que las entradas.
La eficiencia puede ser valorada desde diversos puntos de vistas:
 La eficiencia de los productores se calcula mediante la relación energía asimilada/ energía incidente.
Como ya estudiamos anteriormente, está alcanza valores promedios de un 2%, que corresponden tan
sólo a la producción bruta.
 Si calculamos el cuociente Pn/Pb, estaremos midiendo la cantidad de energía incorporada a cada
nivel respecto al total asimilado, en cuyo caso estaremos constatando la pérdida respiratorios, que
referidas al caso del fitoplancton son el 10% al 40%. En la vegetación terrestre estas pérdidas rebasan
el 50%.
 La rentabilidad de los consumidores se suele valorar en función de la relación Pn/total ingerido o,
como acostumbran los ganaderos, engorda/alimento.
Muchas veces el hombre, al explorar los recursos en los sistemas naturales, ha valorado la eficacia de ellos a
partir de os resultados obtenidos, sin tener en cuenta toda la energía y materia empleadas para realizar la
explotación.
Factores limitantes de la productividad primaria
Una de las mayores preocupaciones de las ciencias de la naturaleza es descubrir un método para aumentar la
producción de alimentos para la humanidad. Para ello, el tema central de las investigaciones lo constituye el
estudio de los factores que influyen en la actividad fotosintética de las plantas, ya que los demás niveles
tróficos.
En cuanto a los factores medioambientales limitantes de la producción primaria, la mayoría de los ecólogos
estarían de acuerdo en que son los siguientes: temperatura y agua, nutrientes minerales, luz y dióxido de
carbono.
Temperatura y agua
La disponibilidad de agua determina la productividad en la tierra más cualquier otro factor. En general, los
biomas con mayor cantidad de agua (por ejemplo, bosques tropicales) son mucho más productivos que
aquellos con escasa precipitación (por ejemplo, desiertos).
En climas secos calurosos se desarrollan organismos adaptados a la sequía (maíz, caña de azúcar), que son
de gran interés agrícola por su rápido crecimiento. En los desiertos, las adaptaciones morfológicas están
destinadas principalmente a evitar las pérdidas de agua. Las cactáceas, por ejemplo, fijan CO2 durante la
noche para mantener los estomas cerrados durante el día y así evitar la pérdida de agua.
Si la temperatura es muy baja en una época del año, las adaptaciones consisten en un predominio de plantas
herbáceas anuales, desarrollo de estructuras hibernantes subterráneas (bulbos, tubérculos) o la aparición de
un fotoperíodo o época de máximo desarrollos de hojas y flores.
Nutrientes y minerales
La presencia de los nutrientes necesarios para que la planta los asimile y fabrique las moléculas orgánicas es
un condicionante importantísimo para la eficiencia fotosintética.
El fósforo es el principal factor limitante de la producción primaria, debido a que se encuentra en sedimentos
y su proceso de liberación es muy lento. El nitrógeno ocupa el segundo lugar en importancia. Es casi siempre
limitante en cualquier parte y no está presente en la mayoría de las rocas a partir de las cuales se forman los
suelos.
En el océano la fotosíntesis se realiza en las zonas donde llega la luz, mientras que la degradación de materia
ocurre en el suelo oceánico. La enorme distancia entre la superficie y el fondo marino dificulta el retorno de
nutrientes, limitando la producción primaria.
Luz
La estructura del aparato fotosintético es, por sí mismo un factor limitante de la producción primaria. Los
pigmentos fotosintéticos (clorofilas y carotenos) captan normalmente algunas ondas electromagnéticas de la
radiación solar.
No obstante aquello, un incremente en los niveles luminosos suele elevar la productividad de los ecosistemas
naturales. Así también, la cantidad de horas de luz (el largo del día) influye directamente en la fotosíntesis
total.
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Dióxido de carbono
Tanto los estudios de laboratorio como aquellos de campo indican el incremento en el CO2 en la zona donde
se encuentra la planta es favorable; no es seguro que sólo esto incremente la productividad primaria, ya que
dichas emisiones traen otros problemas ambientales (por ejemplo, el efecto invernadero), o que junto con la
liberación de CO2 se liberen compuestos de nitrógeno y azufre que puedan inhibir la fotosíntesis.
Los ciclos biogeoquímicos
En la corteza terrestre una gran variedad y cantidad de elementos y compuestos orgánicos, muchos de los
cuales son vitales para el funcionamiento de los sistemas vivientes. A estos elementos se les llama
biogenésicos y se les puede clasificar en dos grandes grupos: macronutrientes y micronutrientes
 Macronutrientes: son compuestos esenciales del protoplasma y se requieren en cantidades
significativas por ejemplo, el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitógeno, potasio, calcio, magnesio,
azufre y fósforo, incluyendo, además el agua.
 Micronutrientes: son aquellos elementos y compuestos que siendo también importantes, se requieren
en cantidades pequeñas; ejemplo: fierro, manganeso, cobre, zinc, sodio y cloro.
La materia, de la que están formados todos los seres vivos, circula de ida y vuelta, permanentemente, entre el
mundo vivo y el ambiente abiótico. La tierra es un sistema cerrado de materia: no recibe materia desde el
exterior ni tampoco la pierde. Las sustancias son reutilizadas y recirculan varias veces por los ecosistemas.
A continuación presentaremos tres ciclos importantes para los seres vivos.
Ciclo del carbono
Los seres vivos deben disponer de carbono, porque las moléculas que constituyen toda forma de vida,
proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y carbohidratos contienen dicho elemento. El carbono existe en la
atmósfera como dióxido de carbono (CO2), el cual constituye aproximadamente 0,03 % del aire
atmosférico. También está presente en el océano como carbonatos (HCO3) y en rocas como la caliza.
Durante la fotosíntesis, las plantas, algas y cianobacterias extraen el dióxido de carbono del aire y los fijan
(incorporan) en compuestos químicos complejos, por ejemplo, azúcar. Estos compuestos suelen ser utilizados
como combustibles en el proceso de respiración celular, y de este modo de CO2 es devuelto a la atmósfera.
Ocurre un ciclo similar en ecosistemas acuáticos, entre organismos acuáticos fotosintetizadores y CO 2
disuelto en agua.
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Ciclo del Nitrógeno
El nitrógeno es esencial para todos los seres vivos porque es el elemento fundamental de las moléculas de
proteínas y ácidos nucleicos. Puesto que la atmósfera terrestre tiene un 80% de nitrógeno, se podría pensar
que los seres vivos no tendrían problemas con el abastecimiento de este gas: sin embargo, el nitrógeno
atmosférico es tan estable que no se combina con facilidad con otros elementos, y en consecuencia los seres
vivos no pueden tomarlo directamente de la atmósfera.
El ciclo del nitrógeno tiene cinco pasos:
1.- Fijación de nitrógeno
2.- Nitrificación
3.- Asimilación
4.- Amonificación
5.- Desnitrificación
1.- Fijación de nitrógeno
Implica la conversión de nitrógeno gaseoso (N2) en amoniaco (NH3) nitrato (NO3-), de modo que el nitrógeno
quede “atrapado” en moléculas utilizables por los seres vivos. Aunque una cantidad considerable de
nitrógeno se fija por combustión, vulcanismo, descargas eléctricas y procesos industriales, la mayor parte de
la fijación del nitrógeno es realizada por bacterias y cianobacterias presentes en el suelo y ambientes
acuáticos, produciendo amoniaco.
Hay dos tipos de bacteria fijadoras de nitrógeno: Simbióticas e independientes.
a) Las fijadoras simbióticas, principalmente el género Rhizobium, infectan las raíces de ciertas plantas
como las leguminosas (trébol, alfalfa, etc.). La planta responde a esta infección formando una masa o
nódulo dentro de la cual la bacteria crece y se multiplica. Esta es una sociación mutualista: las plantas
les dan carbohidratos a las bacterias y estas le entregan a la planta amoníaco y diversos aminoácidos.
b) Los fijadores independientes son un grupo muy heterogéneo de bacterias. Las dos más importantes
clases son los Azotobacter y algunos clostridios. Los Azotobacters son bacterias aeróbicas típicas, en
cambio los clostridios son estrictamente anaeróbios. Uno de los procesos que realizan estos
organismos es la fermentación de los aminoácidos, obteniendo, entre otros productos, amoniaco.
En hábitat acuático, y en condiciones anaeróbicas, la mayor parte de la fijación del nitrógeno es realizada
por cianobacterias. En cultivos de arroz, por ejemplo, estos organismos son importantes para mantener la
fertilidad de los suelos.
2.- Nitrificación
La conversión de amoníaco (NH3) en nitrato (NO3), llamada nitrificación, es realizada por bacterias
del suelo. Es un proceso de dos fases: primero, primero las bacterias Nitrosomonas y Nitrococcus convierten
el amoniaco en nitrito (NO2); después la bacteria Nitrobacter oxida el nitrito a nitrato. En conjunto, estas
bacterias mineralizadoras y las fijadoras de nitrógeno, son llamadas bacterias nitrificantes.
NH3
+
1 1/2O2
NO2-
+
H
+
H2 O
+
Energía
Estas reacciones químicas son la base energética de estas bacterias. Recuerda que corresponden a
organismos quimiosintéticos.
3. Asimilación
En este proceso, las raíces de las plantas absorben en nitrato (NO3) o el amoníaco (NH3) que se
formaron por fijación o nitrificación, e incorporan el nitrógeno en las moléculas de proteínas y ácidos
nucleicos. Cuando los animales comen tejidos vegetales, asimilan el nitrógeno para fabricar sus propias
proteínas y ácidos nucléicos.
4.- Amonificación
La conversión de compuestos nitrogenados orgánicos (por ejemplo, aminoácidos y proteínas) en amoníaco,
y las bacterias que realizan este proceso reciben el nombre de baterías amonificantes. El producido entra
en el ciclo del nitrógeno y queda disponible una vez más para los procesos de amonificación y asimilación.
Amonificación es parte de los mecanismos de descomposición química de los restos de organismos muertos
y de los desechos animales.
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5.- Desnitrificación
La reducción del nitrato (NO3) a nitrógeno gaseoso (N2) se denomina desnitrificación. Las bacterias
responsables de este proceso (bacterias desnitrificantes) revierten la acción de las bacterias fijadoras de
nitrógeno y nitrificantes; es decir, devuelven nitrógeno en forma de gas a la atmósfera. Las bacterias
desnitrificantes son anaeróbias, por lo que se desarrollan en sitios con poco o nada de oxígeno. Por ejemplo
se encuentran en capas profundas del suelo y en las aguas subterráneas.
Ciclo del fósforo
El fósforo no existe en estado gaseoso, y por
tanto no está en la atmósfera. Sus depósitos
de mayor importancia corresponden a los
sedimentos oceánicos, donde se encuentra
más o menos inmovilizados formando parte
de la litosfersa. Su proceso de liberación es
muy lento, razón por la que constituye el
principal factor limitante, considerándose por
ello un recurso no renovablemente.
La erosión de las rocas fosfatadas liberan
fosfato en el suelo, de donde es captado por
la raíces de las plantas. Una vez en el interior
de las células, el fosfato es utilizado en una
variedad de moléculas biológicas (por
ejemplo ácidos nucleicos). Los animales
obtienen la mayor parte del fosforo a través
de los alimentos que consumen, aunque en
algunas localidades el agua potable contiene
cantidades
significativas
de
fósforo
inorgánico.
El fósforo circula por la materia viva en la
medida en que los seres vivos se comen unos
a otros, y sale como fosfato inorgánico al
mundo inerte por acción de los
descomponedores.
En las comunidades acuáticas, el fósforo
ingresa a través de algas y plantas, que a su
vez sirven de alimentos a los diversos peces, moluscos y crustáceos. Una pequeña parte de estos peces e
invertebrados son consumidos por aves marinas, que defecan en las rocas, dejando grandes depósitos de
guano, rico en fosfatos y nitratos. Una vez en tierra, estos minerales pueden ser absorbidos por la plantas.
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