Ecologia para Pregrado, primera parte.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE
CAJAMARCA
ECOLOGIA
PARA ALUMNOS DE PREGRADO
Presenta contenidos de la Ecología Tradicional; nuevos enfoques de la Ecología
y el Medioambiente. Estructura del ecosistema y las interacciones entre los seres
bióticos y los factores abióticos; la dinámica, las propiedades y características de
las poblaciones. Los Recursos Naturales y las Eco regiones naturales del Perú.
Estrategias para la conservación de los recursos naturales. La contaminación,
agentes contaminantes, formas de contaminación; problemas generados por la
contaminación. Normatividad y gestión internacional sobre la contaminación y la
conservación del medioambiente.
M. Cs. Alfonso Miranda Leiva
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD
Introducción
La investigación ecológica ha avanzado lentamente, desde los problemas
más obvios hasta aquellos de carácter complejo y sutil. Algunas de las
primeras investigaciones se relacionaron con la geografía: ¿por qué es
distinta la vegetación de las diferentes partes del mundo?; o bien, ¿por qué
algunos campos producen cosechas más abundantes que otros?. Estos
problemas se afrontaron de dos maneras. Algunos investigadores en las
especies aisladas, así como en las condiciones que afecta a sus vidas
(Autoecología), mientras que otros estudiaron las congregaciones de
organismos mixtos que denominaron comunidades (Sinecología).
Posteriormente el problema del tamaño de la población adquirió un interés
primordial que persiste hasta la fecha. ¿Por qué tenemos a impresión de que
en la naturaleza existe un equilibrio aparentemente constante entre las
poblaciones de los animales y las plantas, a pesar de que cada uno de ellos
se reproduce con tanta rapidez cómo puede?. Por otra parte, ¿Por qué
observamos excepciones tan notables a este equilibrio, como las plagas y
otros trastornos menores?. La ecología está buscando continuamente las
respuestas a estas preguntas, pero dichos problemas son complejos y el
avance hacia la solución de los problemas principales solo se ha logrado
mediante el esclarecimiento de problemas menores que se encuentran al
paso.
Ahora, cuando aún no alcanzamos nuestras metas, la resolución a estos
problemas ha adquirido súbitamente un carácter vital para el hombre.
Debido al crecimiento de la población humana y a la modificación de
nuestros hábitos, las condiciones de vida para todas las plantas y los
animales (incluidos nosotros mismos) se han alterado drásticamente. La
población humana rebasado con sus demandas su propio suministro de
energía. Los desechos de nuestros cuerpos y de nuestras máquinas han
alcanzado niveles que están modificando el sistema mundial. Se han tomado
medidas uniformes, aunque no muy efectivas, para mejorar nuestro
porvenir. Así, hemos desarrollado potentes insecticidas solo para lograr
resultados terriblemente contraproducentes. Ahora, algunas aves, como las
alondras de que hablaban los poetas, están desapareciendo, envenenadas por
el DDT. ¿Por qué el DDT, que se emplea en cantidades calculadas solo para
matar a los insectos, termina eliminando a nuestras aves?; cual será el efecto
sobre nosotros mismos?. Durante algún tiempo, estos problemas tuvieron
un carácter fascinante y solo preocupaban a ciertos intelectuales, pero ahora
han adquirido una importancia capital.
ECOLOGIA GENERALIDADES
El uso del término ecología comenzó durante la segunda mitad del siglo XIX. Henry
Thoreau lo empleó durante 1858 en sus cartas, pero no lo definió, mientras Ernst Haeckel
conceptuó en 1869 a la ecología como el total de relaciones de los animales con sus medios
ambientes orgánico e inorgánico. Son cuatro las disciplinas biológicas vinculadas
estrechamente con la ecología (genética, evolución, fisiología y conducta), de esta manera
su definición es más limitante.
La ecología (del griego «οίκος» oikos="casa", y «λóγος» logos=" conocimiento") es la
ciencia que estudia a los seres vivos, su ambiente, la distribución, abundancia y cómo esas
propiedades son afectadas por la interacción entre los organismos y su ambiente: «la
biología de los ecosistemas» (Margalef, 1998, p. 2). En el ambiente se incluyen las
propiedades físicas que pueden ser descritas como la suma de factores abióticos locales,
como el clima y la geología, y los demás organismos que comparten ese hábitat (factores
bióticos).
La visión integradora de la ecología plantea que es el estudio científico de los procesos que
influencian la distribución y abundancia de los organismos, así como las interacciones entre
los organismos y la transformación de los flujos de energía y material.
HISTORIA DE LA ECCOLOGIA.
Antes de gestarse como ciencia, diversos autores
hicieron aportaciones muy relevantes. Aristóteles, en
el siglo IV a. c. analizó la relación entre los organismos
y su ambiente. G.L. BufFon, 1776, comprendió que las
poblaciones humanas, vegetales y animales se
autorregulaban y estaban sujetas a las mismas reglas
naturales. A su vez, en 1798, T. H. Malthus estudió las
poblaciones y desarrolló las bases para comprender su
dinámica en el ambiente. En la primera mitad del Siglo
XIX, Humboldt, Bompland, Grisebach, de Candolle,
entre otros que determinan su existencia, lo que dio
origen a las bases de la ecología vegetal. Charles
Darwin, autor de la teoría acerca de la evolución de las
especies, con sus meticulosos estudios hizo un Fig. 01: Ernst Haeckel,célebre
auténtico trabajo ecológico en el que comprobó la Naturalista “Padre de la Ecología”
interdependencia de los seres vivos y el entorno en que
estos se desarrollan.
Haeckel, Padre de la ecología. Dentro del contexto evolucionista del siglo XIX, el biólogo
y Zoólogo alemán Ernst Heinrich Haeckel, es considerado como padre de la ecología, por
haber sido el primer científico que se propuso definir las relaciones entre los seres vivos y
el lugar en el que viven. En su trabajo, Morfología General del Organismo, introdujo el
término Okologie, compuesto por las palabras griegas oikos, “casa, vivienda, hogar” y
logos, “estudio”; por ello ecología significa “el estudio del lugar donde se habita” en
referencia a la relación de los organismos con su ambiente físico y biológico.
Haeckel propuso esta definición pensando en el conjunto de conocimientos relacionados
con la economía de la naturaleza, es decir, la forma en la que la naturaleza administra sus
recursos, pero haciendo énfasis en su investigación solo en las relaciones que tienen los
animales tanto con su ambiente inorgánico como orgánico. En un principio Haeckel entendía
por ecología a la ciencia que estudia las relaciones de los seres vivos con su ambiente, pero
más tarde amplió este concepto por el siguiente: estudio de las características ambientales
y el manejo que las comunidades biológicas hacen de la materia y energía que circula
en ellas.
Desde entonces, diversos investigadores como Krebs, Odum, Sutton y Tansley han
propuesto que la ecología es la disciplina biológica que intenta describir la estructura y el
funcionamiento para la solución de los problemas que aquejan al ambiente. Entre estos, la
conservación de la biodiversidad, el uso racional y sostenible de los recursos naturales, la
detención del territorio ambiental y la restauración de los ecosistemas.
LA EECOLOGÍA COMO CIENCIA INTEGRADORA E INTERDISCIPLINARIA
La ecología presenta un amplio campo de estudio para conocer las interacciones de los seres
vivos con su ambiente, para ello, no solo requiere la participación, de las ciencias biológicas,
sino también la de otras disciplinas que permiten comprender dichas interacciones desde
diferentes perspectivas. Desde los albores de la humanidad nuestros antepasados han
observado y estudiado la interrelación de los organismos y su ambiente; la comprensión de
esto determinó el éxito de nuestro grupo de homínidos, pues los dotó de capacidades
predictivas que les permitieron anticiparse a los sucesos cíclicos de dicho ambiente y
sobrevivir a ellos. Sin embargo, la observación de la naturaleza y la acumulación de datos y
conocimientos sobre el ambiente no es característica única del hombre, todos los seres del
planeta mantienen en su acervo genético particularidades que fungen como un tipo de
memoria e inteligencia para responder de forma adecuada a los embates de su ambiente. Por
ejemplo, saber cuáles son los lugares donde encontrar alimento, identificar las estaciones
del año y lo que deben hacer en cada una, que rutas de migración seguir, como procurarse
guaridas, los hábitos de sus presas o depredadores, son conocimientos de los que depende
por completo su vida.
Toda esta información. Ahora sistematizada, constituye el gran cuerpo de conocimientos
que en la actualidad denominamos ecología y que, sin embargo, como ya se mencionó, ha
determinado nuestras vidas y las de todos los seres con los que compartimos el planeta.
Ahora bien, los conocimientos sobre el entorno no pueden ser estudiados por una sola
ciencia, sino por la interacción de todas ellas. Así la interdisciplinariedad es necesaria para
comprender al mundo, para resolver problemas de manera integrada, para no perder de vista
las relaciones e implicaciones que tiene la actividad del hombre en el entorno y la
importancia del papel que juega cada especie en el planeta. Las ciencias interdisciplinarias
surgen como una necesidad de nuestro tiempo.
La interdisciplinariedad se refiere a la asociación e integración de la información procurada
por varias disciplinas que, al ser complementada, permite tener esquemas de explicación
más amplios y certeros sobre cualquier fenómeno natural.
LA ECOLOGÍA Y SU RELACIÓN CON OTRAS CIENCIAS. La ecología se ha
estructurado con aportaciones de otras disciplinas, por ello, resulta más valiosa su relación
con otras ciencias.
Matemáticas. Las matemáticas son imprescindibles para el cálculo, la estadística, las
proyecciones y extrapolaciones que requieren los ecólogos cuando tratan con información
específica acerca del número y la distribución de las especies, la evaluación de la biomasa,
el crecimiento demográfico, la extensión de las comunidades y la biodiversidad, y para
cuantificar las presiones del entorno en un bioma determinado.
Estadística. Los trabajos de investigación en la ecología se distinguen de la mayoría de las
otras ramas de la biología por su gran utilización d herramientas matemáticas como la
estadística, que permite calcular la natalidad, densidad, mortalidad de la población, entre
otras características.
Fig. 02: Relación de la Ecología y otras Ciencias.
Química. La química aporta a la ecología información valiosa, porque todos los procesos
metabólicos y fisiológicos de los sistemas vivos dependen de reacciones químicas. Además,
esta ciencia colabora con la ecología al estudiar la estructura molecular de la materia viva e
inerte, pues, solo la comprensión de las características y propiedades de cada tipo de
molécula permite explicar la vida y los factores de los que depende.
Física. Todos los procesos biológicos tienen que ver con la transferencia de energía y las
fuerzas que rigen el movimiento, fenómenos que explica la física; además, todo organismo
está sujeto en su estructura, conducta y fisiología a las leyes y fenómenos físicos que la
naturaleza ofrece en nuestro planeta.
Geografía y Geología. La geografía permite reconocer y explicar la distribución específica
de los seres vivos sobre la Tierra y los factores que determinan y afectan dicha ubicación.
A su vez, la geología es importante porque la presencia de los ecosistemas depende de la
estructura geológica del ambiente y los seres vivos también pueden modificar esta
estructura.
Climatología y Meteorología. Estas ciencias ayudan a los ecólogos a entender cómo las
variaciones en las condiciones del clima en una región dada influyen en su biodiversidad,
pues aumentan o reducen las probabilidades de supervivencia de los individuos, las
poblaciones y las comunidades.
Ética. En el marco de las ciencias sociales, la ética impulsa los valores contenidos en el
ambientalismo científico que promueve la ecología.
Sociología. La Sociología se relaciona con la ecología al estudiar los fenómenos de la
sociedad: explosión demográfica, consumismo, contaminación, etc., y permite a la ecología
explicar el modo en que cada grupo humano se relaciona con su entorno natural, ayudándole
a predecir el efecto que sus hábitos y costumbre tendrán en su entorno.
Política. La política se relaciona con la ecología al establecer el marco jurídico que regula
el aprovechamiento de los recursos naturales, así como la forma en que los pueblos
interactúan con su entorno.
Economía. La economía permite el análisis de los hábitos de producción y consumo en el
deterioro ambiental y las estrategias a seguir para instalar un desarrollo sostenible que
permita el crecimiento económico y, a la vez, reduzca la degradación de su ambiente.
Ecología y biología. La biología es la principal base teórica de la ecología, ya que su objeto
de estudio son los seres vivos. Resulta obvio que la ecología encuentra en cualquiera de las
ramas de la biología información relevante para comprender algún problema. Por ejemplo,
si se quiere saber más acerca del efecto biológico que tienen en las células y tejidos de otros
organismos, los químicos que libera al suelo un tipo particular de planta, la bioquímica, la
citología y la histología ofrecen la información necesaria, considerando que la bioquímica
estudia las moléculas, la citología las células y la histología los tejidos que componen a los
seres vivos.
En cambio, si se quieren estudiar las modificaciones que presentan las plantas para
sobrevivir en una zona árida, la anatomía y la fisiología pueden dar respuesta, pues estudian
la estructura y funcionamiento de los organismos, respectivamente. Ciencias como la
taxonomía, la botánica, la micología y la zoología permiten identificar el tipo de organismos
que habitan un ecosistema, pues son disciplinas que estudian la clasificación, las plantas, los
hongos y animales, respectivamente.
Por otra parte, la paleontología, la biogeografía y la evolución pueden establecer una
reconstrucción del ambiente y el tipo de especies y modificaciones que éstas han tenido en
cualquier zona del planeta desde hace millones de años, pues se encargan de estudiar los
fósiles, distribución de los seres y el cambio de éstos a lo largo del tiempo.
En resumen, la Ecología es el estudio científico de las interacciones que regulan la
distribución y la abundancia de los organismos. Esta definición restringe el alcance de
nuestra materia a un nivel tratable y representa el punto de partida para el presente texto.
Disciplinas Científicas de la Ecología
Como disciplina científica en donde intervienen diferentes caracteres de la ecología no
puede dictar que es “bueno o malo”. Aun así, se puede considerar que el mantenimiento de
la biodiversidad y sus objetivos relacionados han provisto la base científica para expresar
los problemas ambientales. La economía y la ecología comparten formalismo en muchas
de sus áreas; algunas herramientas utilizadas en esta disciplina, como tablas de vida y “teoría
de juegos”, tuvieron su origen en la economía. La disciplina que integra ambas ciencias es
la economía ecológica.

La Aerobiología, es una ciencia multidisciplinar en la que se incluyen los procesos
ecológicos relacionados con las partículas biológicas transportadas pasivamente a
través del aire.

La Ecología Microbiana, es la rama de la ecología que estudia a los microorganismos
en su ambiente natural, los cuales mantienen una actividad continua imprescindible
para la vida en la tierra. En los últimos años se han logrado numerosos avances en esta
disciplina con las técnicas disponibles de biología molecular. Los mecanismos que
mantienen la diversidad microbiana de la biósfera son la base de la dinámica de los
ecosistemas terrestres, acuáticos y aéreos. Es decir, la base de la existencia de las selvas
y de los ecosistemas agrícolas, entre otros. Por otra parte, la diversidad microbiana del
suelo es la causa de la fertilidad del mismo.

La Biogeografía, es la ciencia que estudia la distribución de los seres vivos sobre la
Tierra, así como los procesos que la han originado, que la modifican y que la pueden
hacer desaparecer. Es una ciencia interdisciplinaria, de manera que aunque
formalmente es una rama de la Geografía, recibiendo parte de sus fundamentos de
especialidades como la Climatología y otras Ciencias de la Tierra, es a la vez parte de
la Biología. La superficie de la Tierra no es uniforme, ni en toda ella existen las mismas
características. El espacio isotrópico que utilizan, o suponen, los esquemas teóricos de
localización es tan solo una construcción matemática del espacio.

La Ecología Matemática, se dedica a la aplicación de los teoremas y métodos
matemáticos a los problemas de la relación de los seres vivos con su medio y es, por
tanto, una rama de la Biología. Esta disciplina provee de la base formal para la
enunciación de gran parte de la ecología teórica.

La ecología de la recreación, es el estudio científico de las relaciones ecológicas entre
el ser humano y la naturaleza dentro de un contexto recreativo. Los estudios
preliminares se centraron principalmente en los impactos de los visitantes en áreas
naturales. Mientras que los primeros estudios sobre impactos humanos datan de finales
de la década de los 20, no fue sino hasta los 70s que se reunió una importante cantidad
de material documental sobre la ecología de la recreación, época en la cual algunos
países sufrieron un exceso de visitantes en áreas naturales, lo que ocasionó
desequilibrios dentro de los procesos ecológicos en dichas zonas. A pesar de su
importancia para el turismo sostenible y para el manejo de áreas protegidas, la
investigación en este campo ha sido escasa, dispersa y relativamente desarticulada,
especialmente en países biodiversos.

La ecología del paisaje, es una disciplina a caballo entre la geografía física orientada
regionalmente y la biología. Estudia los paisajes naturales prestando especial atención
a los grupos humanos como agentes transformadores de la dinámica físico-ecológica
de éstos. Ha recibido aportes tanto de la geografía física como de la biología, ya que si
bien la geografía aporta las visiones estructurales del paisaje (el estudio de la estructura
horizontal o del mosaico de sub-ecosistemas que conforman el paisaje), la biología nos
aportará la visión funcional del paisaje (las relaciones verticales de materia y energía).
Este concepto comienza en 1898, con el geógrafo, padre de la pedología rusa, Vasily
Vasilievich Dokuchaev y fue más tarde continuado por el geógrafo alemán Carl Troll.
Es una disciplina muy relacionada con otras áreas como la Geoquímica, la
Geobotánica, las Ciencias Forestales o la Pedología.
Fig. 03: Ilustración de un paisaje natural y su rol social, conocido como servicios ambientales.

La limnología, es la rama de la ecología que se centra en el estudio de los sistemas
acuáticos continentales: ríos, lagos, lagunas, etc.

La dendroecología, se centra en el estudio de la ecología de los árboles.

La ecología regional, es una disciplina que estudia los procesos ecosistémicos como
el flujo de energía, el ciclo de la materia o la producción de gases de invernadero a
escala de paisaje regional o bioma. Considera que existen grandes regiones que
funcionan como un único ecosistema.

La agronomía, pesquería y en general, toda disciplina que tenga relación con la
explotación o conservación de recursos naturales, en especial seres vivos, tienen la
misma relación con, la ecología que gran parte de las ingenierías con la matemática, la
física o la química.
Método que emplea la Ecología. La ecología al igual que otras disciplinas utiliza el método
científico, cuyo esquema general es el siguiente. Para explicar un poco mejor este esquema
utilizaremos el siguiente ejemplo:
1.
2.
Observación y descripción: Se ha observado que en una especie de aves el macho
canta en una época particular del año. Al observar este fenómeno se suscita una
pregunta: ¿por qué los machos de esta especie cantan en esta época del año?
Generación de hipótesis o explicaciones: En este paso es necesario generar respuestas
a la pregunta inicial. Una posible respuesta sería: los machos cantan en esta época para
atraer a las hembras de su especie.
Fig.04: Esquema general del método científico.
3.
4.
Comprobación de la hipótesis: para comprobar o rechazar las hipótesis se realizan
experimentos, en los cuales el investigador controla las características o variables de
su interés. En este caso la variable fundamental es el canto del macho. Un experimento
podría ser el siguiente: grabar en una cinta el canto del macho y observar si un grupo
de hembras se acerca. En caso positivo, la hipótesis se fortalece; de lo contrario, se
rechaza.
Generalización del conocimiento. Es el paso final y consiste en aplicar el resultado
como un conocimiento universal, que se puede aplicar sistemáticamente en todos los
casos similares al caso comprobado.
Los procesos ecológicos ocurren a escalas espaciales y temporales. Uno de los retos a los
cuales se enfrenta un ecólogo es identificar la escala temporal y espacial en la cual se
llevan a cabo los fenómenos de su interés. Para ilustrar este concepto se considerarán
algunos ejemplos: Si se desea estudiar el crecimiento poblacional de un grupo de orugas
que viven en los árboles y no tienen la capacidad de volar, la escala espacial de este evento
sería el árbol y no el bosque. Si más bien deseáramos saber en cuánto tiempo florece y
quien poliniza las flores de una especie de planta cualquiera, la escala temporal puede
variar de unos pocos meses hasta años. Por el contrario, si el fenómeno de interés es el
cambio climático global, la escala espacial sería la tierra y la temporal podría ser hasta un
siglo.
OBJETO DE ESTUDIO DE LA ECOLOGIA.
La ecología es la rama de la Biología que estudia las interacciones de los seres vivos con
su hábitat. Esto incluye factores abióticos, como condiciones ambientales (climatológicas,
edáficas, etc.); pero también incluye factores bióticos, tales como condiciones derivadas de
las relaciones que se establecen entre seres vivos. Otras ramas se ocupan de niveles de
organización inferiores (la bioquímica, la biología molecular, la biología celular la
histología y la fisiología hasta la sistemática). La Ecología se ocupa del nivel superior a
éstas, como las poblaciones, las comunidades, los ecosistemas y la biósfera.
Los diferentes niveles de organización del espectro biológico (Fig. 04), han sido
considerados por Odun (1971) como sistemas biológicos. Cuando los componentes bióticos
(organismos) y los componentes abióticos interactúan entre sí, a través de un intercambio
de materia y energía, se produce un sistema biológico funcional. Cada uno de los
componentes bióticos representa un nivel de organización con características propias y
funciones propias.
Cada nivel es un sistema diferente con complejidades e interacciones que no se pueden
predecir a través del conocimiento de otro nivel. Los ecólogos tratan especialmente los
sistemas: individual, poblacional, comunidad, el ecosistemas y la biosfera como niveles de
jerarquía.
Fig. 05: Organización de los niveles de jerarquía, e incluyen: Individuo, población, comunidad,
ecosistema y biósfera.
1.
Primer Nivel: El Individuo, es un organismo
que fisiológicamente es independiente de otro
individuo. Ejemplo: un caracol, una colonia de
corales. A nivel individual se trata de entender
como un organismo sobrevive bajo condiciones
físico-químicas cambiantes y cómo se comporta
el individuo para reproducirse, evitar a los
predadores y localizar alimento.
2.
Fig. 06: El individuo (planta o animal) es la base de la
organización en ecología.
Segundo Nivel: La población. Una especie es una población o un grupo de poblaciones
que están aisladas genéticamente de otras especies. Aunque en ecología no se incluye el
nivel de jerarquía de especie, si es necesario estudiar las especies, para entender la evolución
de los ecosistemas a largo plazo.
En un biotopo se encuentra por lo general un gran
número de individuos de una misma especie y se
conocen como población. Todas las plantas, los
microorganismos y los animales de una comunidad
interaccionan de diferentes formas (competencia por
alimento, por lugares de reproducción, etc.). En
consecuencia, Una población es un grupo de
organismos de la misma especie, que responden a los
mismos factores ambientales y se mezclan libremente
unos con otros.
Fig. 07: Población es una agrupación de individuos de la misma
especie.
Tercer Nivel: La Comunidad, es un grupo de poblaciones de diferentes especies, que viven
en un similar lugar o biotopo. En los paisajes encontramos una variedad de bosques,
praderas, sábanas, zonas secas, páramos, ríos etc. Esas áreas albergan diferentes organismos.
Igualmente en otras regiones de la tierra encontramos otros paisajes (biotopos), que se
distribuyen de manera diferente. Cada biotopo (topos- gr. Lugar) presenta determinadas
características ambientales y permite el desarrollo de determinadas especies vegetales y
animales. El hábitat de un organismo, es el lugar donde un organismo vive y se reproduce.
Los organismos propios de un biotopo constituyen una comunidad o biocenosis.
A nivel de la comunidad se trata de buscar las interacciones interespecíficas que podrían
causar cambios en el tamaño de las poblaciones de las especies que conviven en un biotopo.
Por ejemplo: una población de predadores podría sobre-explotar una especie presa y luego
declinar abruptamente; una especie introducida podría ser más eficiente en usar un recurso
limitado y reducir la oportunidad de las especies nativas, cuya población declinaría
rápidamente.
Fig. 08: Cuando las Poblaciones de animales interactúan con las poblaciones de plantas en un espacio y
tiempo determinado, hablamos de una Comunidad.
Cuarto Nivel: El Ecosistema. Se denomina Ecosistema a la unidad básica de interacción
organismo-ambiente que resulta de las complejas relaciones existentes entre los elementos
vivos e inanimados de un área dada. A nivel de ecosistema estamos interesados en las
corrientes marinas, el tiempo reproductivo de las especies y cualquier hecho o factor que
explique la estructura total de un ecosistema. Aunque es conveniente dividir el mundo vivo
en ecosistemas diferentes, cualquier investigación revela que raras veces hay límites
definidos entre éstos y que nunca están del todo aislados. Muchas especies son parte de dos
o más ecosistemas al mismo tiempo, o se trasladan de uno a otro como ocurre con las aves
migratorias. Al pasar de un ecosistema a otro, se observa una gradual disminución de las de
la comunidad del primer biotopo y un aumento de las poblaciones del siguiente biotopo. Los
ecosistemas se superponen gradualmente en una región de transición conocida
como ecotono.
Un principio central de la ecología es que cada organismo vivo tiene una relación
permanente y continua con todos los demás elementos que componen su entorno. La suma
total de la interacción de los organismos vivos (la biocenosis) y su medio no viviente
(biotopo) es una zona que se denomina ECOSISTEMA. Los estudios de los ecosistemas por
lo general se centran en la circulación de la energía y la materia a través del sistema.
Casi todos los ecosistemas funcionan con energía del sol capturada por los productores
primarios mediante la fotosíntesis. Esta energía fluye a través de la cadena alimentaria a
los consumidores primarios (herbívoros que digieren plantas), y los consumidores
secundarios y terciarios (sean carnívoros u omnívoros). La energía se pierde de los
organismos vivos, cuando éstos lo utilizan para hacer su trabajo, y se pierde en forma de
“calor residual”.
La materia es incorporada a los organismos vivos por los productores primarios. Las plantas
foto sintetizadoras fijan el carbono a partir del dióxido de carbono y del nitrógeno de la
atmósfera o nitratos presentes en el suelo para producir aminoácidos. Gran parte de los
contenidos de carbono y nitrógeno en los ecosistemas es creado por las instalaciones de ese
tipo, y luego se consume por los consumidores secundarios y terciarios y se incorporan en
sí mismos. Los nutrientes son generalmente devueltos a los ecosistemas a través de la
descomposición. Todo el movimiento de los productos químicos en un ecosistema que se
denomina un ciclo biogeoquímico, e incluye el ciclo del Carbono y del Nitrógeno.
Los ecosistemas de cualquier tamaño se pueden estudiar, por ejemplo, una roca y la vida de
las plantas que crecen en ella pueden ser consideradas un ECOSISTEMA. Esta roca puede
estar dentro de un llano, con muchas de estas rocas, hierbas pequeñas, y animales que
pastorean, también es un ecosistema. Este puede ser simple en la tundra, que también es un
ecosistema (aunque una vez que son de este tamaño, por lo general se denomina Ecozona o
Bioma). De hecho, toda la superficie terrestre de la tierra, toda la materia que o compone, el
aire que está directamente encima de éste, y todos los organismos vivos dentro de ella puede
ser considerado como uno solo, gran ecosistema.
Fig.09: Ilustración de la estructura de un Ecosistema Terrestre.
Todos los ecosistemas se pueden dividir en los ecosistemas terrestres (incluido los
ecosistemas de bosques, estepas, sabanas, etc.), los ecosistemas de agua dulce, estanques y
ríos), y los ecosistemas marinos, en función del biotopo dominante.
Equilibrio del ecosistema. Generalmente los ecosistemas están en equilibrio, es decir, los
organismos que los componen tienen las mismas posibilidades de sobrevivir y desarrollarse;
pero, cuando alguno de los factores que componen el ecosistema se modifica, altera su
equilibrio, ya que impide la sobrevivencia de los factores bióticos. En ocasiones, las
personas alteran los ecosistemas para obtener los recursos que necesitan para alimentarse,
vestirse o hacer su vivienda; y cuando esto sucede, el ecosistema pierde el equilibrio y
disminuyen las posibilidades de sobrevivir de los seres que allí habitan.
Por esta razón es importante utilizar los recursos naturales de manera racional y controlada,
con el fin de mantener el equilibrio de los ecosistemas del planeta; es por ello, que todas las
personas están llamadas a proteger y cuidar su medioambiente, para que todos los
organismos puedan existir en su medio natural de manera adecuada.
Importancia del ecosistema. El planeta tierra presenta diversos tipos de ecosistemas que
son el resultado de la combinación por un lado de las condiciones geográficas con las
condiciones de vida silvestre específicas para ese hábitat. Esto quiere decir, que cada
ecosistema presenta sus propios rasgos y por ello a un ecosistema se le caracteriza por suelos
húmedos, alto porcentaje de precipitaciones y humedad, temperaturas cálidas,
corresponderá una vegetación abundante y una diversa y colorida fauna.
Del mismo modo, a los ecosistemas con suelos áridos, baja cantidad de precipitaciones,
clima seco y temperaturas altas corresponderá una vegetación baja y escasa como también
un tipo específico de fauna adaptada a esas condiciones y no a otras. Cabe destacar, que es
importante tener en cuenta que la relevancia del ecosistema como noción amplia está
directamente relacionada con la de vida, ya que el avance desmesurado del ser humano sobre
los diferentes ecosistemas ha producido alteraciones geográficas, terrestres y climáticas que
afectan no solo a la flora y a la fauna específica del lugar, sino también al mismo ser humano
puesto que las condiciones del clima (temperaturas alteradas, precipitaciones abundantes o
sequías profundas, tomados entre otros) son consecuencia directa de su acción.
Otra categoría importante de estudio son los biomas.
Biomas. Los ecosistemas no están aislados unos de otros, sino interrelacionados; por
ejemplo, el agua puede circular entre los ecosistemas por medio de un río o corriente
oceánica. El agua en sí, como un medio líquido, incluso define los ecosistemas. Algunas
especies, como el salmón o la anguila de agua dulce se mueven entre los sistemas marinos
y de agua dulce. Estas relaciones entre los ecosistemas conducen a la idea de “bioma”. Un
bioma es una formación homogénea ecológica que existe en una amplia región, como la
tundra y las estepas. La biósfera comprende la totalidad de los biomas de la tierra –la
totalidad de los lugares donde la vida es posible- desde las montañas más altas a las
profundidades oceánicas.
El término bioma fue propuesto por el ecólogo vegetal Clements, en 1916, para referirse a
una gran comunidad biótica con un tipo dominante de vegetación, adaptada a condiciones
relativamente uniformes de clima, suelo y agua en una región. Un enfoque integral incorpora
a este concepto el ambiente físico-químico de la comunidad.
Los biomas están bastante bien distribuidos a lo largo de las subdivisiones de las latitudes,
desde el ecuador hacia los polos, con las diferencias basadas en el entorno físico (por
ejemplo, los océanos o cordilleras) y el clima. Su variación está generalmente relacionada
con la distribución de las especies de acuerdo a su capacidad para tolerar la temperatura, la
sequedad, o ambos a la vez. Por ejemplo, se pueden encontrar algas fotosintéticas solo en la
parte luminosa de los océanos (donde penetra la luz), mientras que las coníferas se
encuentran principalmente en las montañas.
Un bioma es una categoría, no un lugar. Esto quiere decir que cuando se habla de un bioma
específico, por ejemplo selva tropical, no se habla de una región en particular, sino de todas
las selvas tropicales del planeta. Debido a que las condiciones climáticas no son uniformes,
tampoco lo son los biomas terrestres. Estos biomas se clasifican por el tipo de vegetación
predominante que presentan. Esta vegetación depende fundamentalmente de dos elementos
del clima: temperatura y precipitación, determinando los siguientes biomas terrestres, (Fig.
09): Biomas terrestres del mundo.
Fig.10: Ilustración de los Biomas del Mundo: Tundra, Desierto, Taiga, Selva Tropical, Chaparral,
Arrecifes de coral, Pastizales, Sabanas, Bosques Templados, Humedales.
A continuación se describen algunos biomas, con sus principales características
determinantes, siendo las plantas y animales, los componentes más significativas.
1.
Tundra. Se Cree que la tundra es el más joven de todos los biomas del mundo,
formándose solo hace 10, 000 años. Aproximadamente el 20% de la superficie terrestre
entra en esta categoría. El verano en este bioma es corto y leve, la mayoría no lo ven
como temporada de verano. La temperatura media anual es de -70°F. Las plantas
predominantes son musgos y líquenes, herbazales. Los animales más abundantes son
osos polares, zorros árticos, lobos y caribús. Se ubica en el hemisferio Norte: Alaska,
al norte de Canadá y Rusia.
Fig. 11: La Tundra se Ubica entre los hielos perpetuos y los bosques de coníferas.
Se podría pensar que un bioma está libre de las personas, pero no es así. De hecho,
muchas personas continúan moviéndose en estos lugares con el fin de conseguir trabajo
en las plataformas petroleras y en las minas.
2.
El Desierto. El desierto es un bioma extremadamente caliente y seco, se encuentran en
las latitudes bajas, entre el trópico de Cáncer y el Trópico de Capricornio. Ocurren
vientos suaves a menudo, que evaporan cualquier tipo de humedad que normalmente
puede desarrollarse. El calor es seco y hace que sea difícil para muchos tipos de plantas
o animales poder sobrevivir en estos biomas. Aproximadamente el 20% de la Tierra
entra en esta categoría.
El clima del desierto es de 32 °F por la noche y 113 °F en el día. Las plantas
predominantes son los cactus, arbustos, Cardón, Árbol de camello y saguaro. Los
animales más abundantes son las serpientes, lagartos, tarántulas, dingos, puercoespines
y coyotes.
Fig. 12: El bioma del desierto se ubica en: América del Norte y del Sur, África, Asia
y Australia.
Fig. 13: “Gato del desierto”.
Fig. 14: Lagarto “diablo espinoso del desierto”
El bioma del desierto posee dos extremos que lo hacen extremadamente difícil para
que pueda desarrollarse la vida; primero, es extremadamente caliente y segundo,
extremadamente seco. La mayoría de las personas no se dan cuenta, sin embargo, que
pueden llegar a ser muy fríos cuando se pone el sol. Esto se debe a que existen muy
pocos árboles u otros elementos que pueden retener el calor.
Los cambios en las temperaturas pueden ser muy duros para el ser humano. Muy
escasas son las plantas del desierto y de igual forma los animales. Estos son muy
pequeños y el agua lo toma de sus presas que capturan y devoran.
Sin embargo, se puede citar a: son abundantes las hormigas, tarántulas (muy
peligrosas), roedores y musarañas; reptiles (serpiente de cascabel, camaleón y
lagartijas, todos ellos muy especializados). Existen algunos predadores mayores como
el gato montés, el puma y dingos. También algunas especies de ciervos.
3. La Taiga. Es un bioma con inviernos largos y fríos, sus
veranos cortos y relativamente calientes.
Clima: 64 a 72 °F. En Invierno -14 °F.
Plantas: coníferas, pinos, robles, arces y olmos.
Animales: alces, linces, osos, glotones, zorros y ardillas.
Ubicación: América del Norte y Eurasia; los más grandes
Taiga se encuentran en Rusia y Canadá.
Los animales de la Taiga tienen adaptaciones extremas,
muchos de ellos emigran a lugares más cálidos durante el
invierno. Lo hacen en busca de refugio y de alimento. Otros
que no emigran hibernan. Los Insectos son abundantes, y
ciertas aves llegan para alimentarse de ellos, antes de volver a
su destino de origen.
Se estima que existen más de 32 mil especies de insectos en
el bioma de la Taiga. Más de 300 especies de aves. Los
animales depredadores son el lince, el gato montés y el glotón;
se alimentan de alces, ciervos, ratones, conejos y ardillas.
3.
Fig. 15: Bosques de “coníferas”
característicos del Bioma de la Taiga.
Chaparral. El Chaparral es un bioma que se encuentra en áreas de todos los
continentes, sin embargo, no es fácil reconocerlos debido a que existen en varios tipos
de diferentes terrenos. En ciertas zonas se encuentra en llanuras, pero en otras se
encuentran en colinas, otras en terrenos montañosos. Mayormente son formaciones
difíciles de recorrer, por el enmarallado de la vegetación. El chaparral con frecuencia
se localiza entre los 30 ó 40 grados por debajo o por encima del ecuador. Se
encuentra más allá del Trópico de Cáncer y el Trópico de Capricornio.
 Clima: 30-40 °F.
 Plantas: Cactus, roble, matorrales y
arbustos.
 Animales: Chacales, lagartijas, gato
months, pumas, venous.
 Ubicación: México, Europa y el Norte
de Africa.
 Características del chaparral: El
invierno as muy lluvioso y el verano
muy seco. El clima cambia a menudo
con la aparición de las diferentes
estaciones;
los
veranos
lo
suficientemente secos para crear
sequía, y este periodo seco se puede
extender hasta por lo menos cinco
meses al año. Estas condiciones secas
hacen que el riesgo de incendios sea
muy alto.
4.
Fig. 16: Características del bioma Chaparral
Las Sabanas. En las Sabanas se presentan estaciones sumamente húmedas y
temporadas extremadamente secas. Estos biomas por lo general se localizan entre los
prados y los bosques; a menudo bordean los bosques tropicales. Existen muchas áreas
del planeta donde se encuentran biomas de sabana. Estas incluyen África, Australia,
Madagascar, India, América del Sur, y la parte sudeste de Asia. A veces los animales
y las plantas que viven en la sabana, se encuentran al borde de la muerte antes de que
la temporada de lluvias comience y con ello la abundancia.
El fuego es muy común en la sabana en varios momentos del año, sin embargo, las
plantas y los animales son adaptables a dichas condiciones ambientales adversas. Los
animales grandes de este bioma incluyen a los leones, leopardos, canguros, ciervos,
cebras, ñus, etc; existiendo entre ellos una intense interacción entre presas y
depredadores.
Ubicación: África, Australia, India y América del Sur.
La gente de África que vive en la sabana, a menudo trata de criar ganado y cabras, se
basan en las hierbas que son frecuentes, para el alimento de tales animales, y a menudo
pierden algunos de sus animales por ataque de los depredadores del bioma. Para
evitarlo, los nativos instalan trampas y también los cazan con armas de fuego. A pesar
de ello, estos grandes gatos son peligrosos y en muchas ocasiones causan ataques a los
humanos que se aprestan a perseguirlos para ahuyentarlos o capturarlos; y evitar los
daños en sus rebaños.
Fig. 17: Bioma de sabana, en el continente africano, en temporada de abundancia de
pastizales.
5.
Bosque Templado Caducifolio.
El bioma de Bosque Templado Caducifolio es un área fresca y lluviosa la mayor parte
del tiempo. En el otoño las hojas de los árboles se caen, y en la primavera siguiente
surgen de nuevo. Durante los meses de verano la temperatura puede oscilar entre 75 y
86 °F, y en promedio la temperatura es de 50 °F. Las precipitaciones promedio son de
30 a 60 pulgadas por año. La humedad relativa se extiende entre 60 y 80%, todo el
tiempo.
El bioma más grande de Bosque Templado en el mundo se encuentra en la parte norte
de Rusia y en los países escandinavos. Aquí podrá encontrar 3 millones y medio de
kilómetros cuadrados de tierra cubierta de árboles. Plantas y animales en el BTC, la
existencia de muchos insectos favorece la presencia de aves, entre ellas la lechuza Tyto
alba, y animales pequeños como escorpiones y hormigas. Los grandes mamíferos
como el ciervo y el oso negro (herbívoros) y el zorro depredador).
Muchas aves y otros animales migran de estas zonas durante los meses de invierno,
otros animales en los bosques templados son hibernantes, saliendo a inicios de la
primavera, cuando la comida es abundante. Las ardillas, almacenan abundantes nueces
para el invierno próximo, las mismas que se conservan bien debido a las bajas
temperaturas.
Muchos tipos de árboles como el arce, roble, abetos y piceas son muy altos. Por
ejemplo, la Sequoia, puede medir hasta 275 metros de altura y 95 pies de
circunferencia.
Fig. 18: Bosque templado caducifolio en el hemisferio Norte.
6.
Bosques Tropicales.
Una selva tropical o bosque tropical es muy densa y muy húmeda todo el tiempo; de
hecho, es típico que llueva diariamente, aunque la cantidad de lluvia al día, puede
variar. La ubicación de la selva tropical es alrededor del ecuador, se encuentra
principalmente en el Trópico de Capricornio y el Trópico d Cáncer. Se encuentran en
Australia, Sudeste de Asia, al Sur de la India y América del Sur.
El clima de la selva tropical es perfecta para la existencia de millones de especies de
animales y plantas; por lo menos 15 millones de seres han sido identificados con éxito
y se cree que existen muchos más que faltan por identificar todavía. Los pequeños
insectos incluyendo la mariposa Morphus, y los atractivos coleópteros, junto a
millones de hormigas, termitas y arañas, son parte de las características específicas de
dicho bioma.
Los mamíferos como los monos, murciélagos, zarigüeyas, canguros, otorongo y los
roedores gigantes como el ronsoco y los tapires sudamericanos. Entre los reptiles
destacan las serpientes gigantescas como la anaconda y los lagartos blanco y negro; ni
hablar de los anfibios, son los más diversos del mundo. Entre las aves destacan los
tucanes y los loros (guacamayos), el “águila arpía” la más grande ave depredadora
voladora, se encuentra en las selvas tropicales del Centro y Sudamérica.
En cuanto a plantas existe diversidad de especies desde hierbas hasta los grandes
árboles como la caoba, la moena, capirona, etc. Los árboles altos tejen sus ramajes unos
con otros formado un dosel frondoso que impide el paso de la luz solar hacia el
sotobosque; generando una gran humedad y los suelos casi siempre inundados por el
agua; determina un clima muy particular en estos biomas de bosques tropicales o selvas
tropicales.
Fig.19: Las Bosques tropicales son densos, perennifolios y siempre verdes.
Fig. 20: El otorongo Panthera onca, depredador de la amazonía.
anaconda”.
7.
Fig. 21: Eunectes murinus “gran
La Biósfera. La biosfera se ha definido por muchos especialistas, como el espacio
donde toma lugar la vida, la biósfera es lo que hace único al planeta tierra en el
ecosistema solar, ya que es hasta el día de hoy el único lugar donde se conoce la
existencia de la vida. Además, la noción de biósfera también incluye todas las
relaciones que pueden darse entre los diferentes seres. Es un nivel ecológico que hace
referencia a toda la parte habitada del planeta.
Fig. 22: Biósfera, toda la vida adaptada en sus diversas formas y distribuida en la tierra.
LOS FACTORES AMBIENTALES
El ambiente es el mundo exterior que rodea a todo ser viviente y le determina su existencia.
Todos los seres vivos, incluido los humanos, son parte del ambiente y lo necesitan para vivir.
Al ambiente también se le suele llamar entorno o naturaleza. La influencia del ambiente
sobre los seres vivos es la suma de todos y cada uno de los factores ambientales. Estos
factores determinan las adaptaciones, la gran diversidad de especies de plantas y animales,
y la distribución de los seres vivos sobre la tierra.
Los factores ambientales se clasifican en abióticos o no vivos y los bióticos o seres vivos
FACTORES ABIÓTICOS. Todos los factores físicos y químicos del ambiente son
llamados factores abióticos (a=”sin”, bio=”vida”). Los factores abióticos más conspicuos o
más notables, son: las precipitaciones pluviales (lluvias y nevadas) y la temperatura.
Todos sabemos que estos factores varían mucho de un lugar a otro, pero las variaciones
pueden ser aún, mucho más importantes, de lo que normalmente reconocemos u
observamos.
Estos factores abióticos, por sus características, se consideran en tres grupos:

Los factores sidéricos; son las características de la tierra, del sol, de la luna, de los
cometas, de los planetas y las estrellas, que tienen importancia para los seres vivos.

Los factores ecogeográficos; son las características específicas de un paisaje natural,
siendo posible que un factor determinado tenga un campo de acción aún más amplio
en cuanto ejerce su influencia en paisajes colindantes.

Los factores físico-químicos; son las características físico-químicas del ambiente y
determinan una parte importante de las relaciones ambientales; entre los más
importantes se tiene:
1.
Luz solar. El Sol es la fuente de la vida y de las demás formas de energía que el ser
humano ha utilizado desde el origen de la humanidad. La idea de aprovechar la energía
solar para proporcionarnos calor o luz es intuitiva en el ser humano. La energía solar
puede satisfacer todas nuestras necesidades energéticas si aprendemos cómo
aprovechar adecuadamente la luz y el calor que radia continuamente sobre el planeta.


La intensidad de la radiación solar influye de manera directa sobre el proceso
de fotosíntesis, determinando su eficiencia, e incluso bloqueándola,
principalmente cuando dicha intensidad se reduce a un 20% en días nublados.
La reducción de la capacidad fotosintética puede ser alrededor de un 50%.
Ésta energía química es encerrada en las sustancias orgánicas producidas por
las plantas. Además de esta valiosa función, la luz regula los ritmos
biológicos de la mayor parte de la especies. La luz visible no es la única forma
de energía que nos llega desde el Sol.
El Sol nos envía varios tipos de energía, desde ondas de
radio hasta rayos gamma. La luz ultravioleta(UV) y la
radiación infrarroja (calor) se encuentran entre estas
formas de radiación solar. Ambas son factores ecológicos
muy valiosos para la vida. Muchos insectos usan la luz
ultravioleta para diferenciar una flor de otra. Los humanos
no podemos percibir la radiación UV. Actúan también
limitando ciertas reacciones bioquímicas que podrían ser
perniciosas para los seres vivos; aniquilan patógenos, y
pueden producir mutaciones favorables y/o desfavorables
en todas las formas de vida.
Fig. 23: La fotosíntesis y transformación de sustancias
inorgánicas (CO2 y H2O) en sustancias orgánicas como
carbohidratos (CHO).
Fig.24: Espectro solar y las diferentes radiaciones recibidas en la Tierra.
2.
Temperatura. Además del calor proveniente del exterior, por las radiaciones
infrarrojas del Sol, los animales poseen calor propio, proveniente de los procesos de
transformación u oxidación de los alimentos. En base a esta producción de calor y a la
velocidad de intercambio entre el organismo y el medio, se distinguen animales de
temperatura cambiante o “sangre fría”, denominados poiquilotermos, y animales de
temperatura constante o “sangre caliente”, denominados homeotermos.
No es solamente un asunto de la precipitación total o la temperatura promedio. Por
ejemplo, en ciertas regiones, la precipitación total promedio es de más o menos 100 cm
por año, que se distribuyen uniformemente por el año. Esto crea un efecto ambiental
muy diferente al que se encuentra en otra región donde cae la misma cantidad de
precipitación pero solamente durante 6 meses por año, estación lluviosa, dejando a la
otra mitad del año como la estación seca. Igualmente, un lugar donde la temperatura
promedio es de 20°C y nunca alcanza el punto de congelamiento es muy diferente de
otro lugar con la misma temperatura promedio, pero que tiene veranos ardientes e
inviernos muy fríos. Pero, también otros factores abióticos, pueden estar involucrados,
incluyendo tipo y profundidad del suelo, disponibilidad de nutrientes esenciales,
viento, fuego, salinidad, luz, duración del día, terreno y pH (la medida de acidez o
alcalinidad de suelos y aguas).
Como ilustración, tomemos el terreno: en el Hemisferio Norte, las laderas que dan
hacia el norte generalmente presentan temperaturas más frías que las que dan hacia el
sur. O considere el tipo de suelo arenoso, debido a que no retiene bien el agua, produce
el mismo efecto que una precipitación menor. O considere el viento: ya que aumenta
la evaporación, también puede tener el efecto de condiciones relativamente más secas.
Sin embargo, estos y otros factores pueden ejercer por ellos mismos un efecto crítico.
Resumiendo. Podemos ver que los factores abióticos, se encuentran siempre presentes
en diferentes intensidades, interactuando unos con otros, para crear una matriz de un
número infinito de condiciones ambientales diferentes.
FACTORES BIOTICOS. Un ecosistema siempre involucra a más de una especie vegetal
que interactúa con factores abióticos. Invariablemente la comunidad vegetal está compuesta
por un número de especies que pueden competir unas con otras, pero que también pueden
ser de ayuda mutua. Pero, también existen otros organismos, en la comunidad vegetal:
animales, hongos, bacterias y otros microorganismos. Así, que cada especie no solamente
interactúa con los factores abióticos, sino que, está constantemente interactuando
igualmente con otras especies para conseguir alimento, cobijo u otros beneficios mientras
que compite con otras (e incluso pueden ser comidas). Todas las interacciones con otras
especies se clasifican como factores bióticos; algunos factores bióticos son positivos, otros
son negativos y algunos son neutros.



Las plantas, son muy diversas y deben existir por lo menos unas 300, 000 especies
entre los diferentes portes o formaciones (pastizales, arbustos y bosques). La gran
mayoría de ellas son verdes, por la presencia de la clorofila; sustancia fundamental para
la realización del proceso químico de producir materia orgánica (carbohidratos) a partir
de sustancias meramente inorgánicas, como son el agua y el anhídrido carbónico (CO 2)
y tomando la luz solar como energía radiante.
Los animales, se alimentan de materia orgánica producida por las plantas
(productores fotosintéticos), constituyendo el grupo de consumidores primarios o
herbívoros, por ejemplo el conejo, el venado, la ardilla, etc; estos a su vez, son
consumidos por otros animales, o consumidores secundarios los carnívoros, por
ejemplo: arañas, gatos, zorros, hienas, etc. Se estima que en el mundo deben existir un
promedio de 30 millones de especies, siendo los más abundantes los invertebrados,
como los insectos.
Los microorganismos, son organismos muy pequeños, comúnmente llamados
“microbios”, visibles solamente a través del microscopio; entre ellos se tiene a las
bacterias, los virus, los hongos; estos, toman la energía de los organismos en
descomposición, devolviendo finalmente, los restos desintegrados al suelo.
FACTORES LIMITANTES, OPTIMOS Y RANGOS DE TOLERANCIA
Trataremos ahora de entender, de qué manera las diferentes especies se “ajustan” a
condiciones ambientales diferentes. Enfatizaremos las plantas, porque es más fácil ilustrar
los principios con ellas. Por ejemplo, la temperatura como un factor ambiental. Entre las
influencias que afectan el tamaño y la densidad de una población hay factores limitantes
específicos, que difieren en poblaciones diferentes. De importancia crítica es la gama de
tolerancia que muestran los organismos hacia factores tales como la luz, la temperatura, el
agua disponible, la salinidad, el espacio para la nidificación y la escasez (o exceso) de los
nutrientes necesarios. 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.
Fig. 25: Los componentes abióticos y bióticos como factores limitantes.
Cada especie tiene una curva característica de variación del tamaño poblacional para cada
factor limitante de su ambiente. En las zonas de intolerancia los individuos no pueden
sobrevivir. En las zonas de estrés fisiológico, algunos individuos son capaces de sobrevivir,
pero la población no puede crecer. En la franja óptima, la población puede prosperar. Los
ecólogos dividen frecuentemente a los factores que influyen en el crecimiento de una
población en factores dependientes e independientes de la densidad. Los factores que
provocan cambios en la tasa de natalidad o en la tasa de mortalidad a medida que cambia la
densidad de población, se llaman densodependientes.
Muchos factores operan sobre las poblaciones de manera dependiente de la densidad. A
medida que la población aumenta, puede agotar sus reservas de alimento, lo que lleva a un
incremento de la competencia entre los miembros de la población. Esto finalmente conduce
a una tasa de mortalidad más alta o a una tasa de natalidad más baja. Los predadores pueden
ser atraídos hacia áreas en las cuales la densidad de las presas sea elevada, capturando así
una mayor proporción de la población. Del mismo modo, las enfermedades pueden
difundirse más fácilmente cuando la densidad de la población es alta. Las perturbaciones
ambientales actúan frecuentemente como factores independientes de la densidad. Desde
luego, no todas las especies han sido examinadas para todos los factores; sin embargo, la
consistencia de tales observaciones nos lleva a la conclusión de que éste es un principio
biológico fundamental. Entonces, se puede generalizar, diciendo que cada especie tiene: 1)
un óptimo, 2) un rango de tolerancia, y 3) un límite de tolerancia con respecto a cada factor.
LEY DEL MÍNIMO.
En 1840 Liebig, (Químico agrónomo alemán) precursor del estudio de los diversos factores
sobre el desarrollo de las plantas, observó que el rendimiento de los cultivos a menudo era
limitado, no por los elementos nutritivos empleados en grandes cantidades sino por algún
nutriente, por ejemplo, el boro que sólo era requerido en cantidades pequeñas; como
consecuencia formuló la "Ley del mínimo”, la cual establece que "el crecimiento de un
vegetal depende del nutriente que retiene en menor cantidad". En otras palabras, la
producción total de biomasa de cualquier organismo está determinada por el nutriente cuya
concentración sea la mínima, en relación con lo que requiere el organismo.
La idea de que un organismo no es más fuerte que el eslabón más débil en su cadena
ecológica de requerimientos fue expresada claramente por Justus Liebig en 1840. Liebig fue
uno de los pioneros en el estudio del efecto de diversos factores sobre el crecimiento de las
plantas. Descubrió, como saben los agricultores en la actualidad, que el rendimiento de las
plantas suele ser limitado no sólo por los nutrientes necesarios en grandes cantidades, como
el dióxido de carbono y el agua, que suelen abundar en el medio, sino por algunas materias
primas como el cinc, por ejemplo, que se necesitan en cantidades diminutas pero escasean
en el suelo. La afirmación de Liebig de que "el crecimiento de una planta depende de los
nutrientes disponibles sólo en cantidades mínimas" se conoce como "ley" del mínimo.
Las comunidades de organismos no se adaptan a las condiciones medias de sus hábitats,
sino a las condiciones mínimas para el mantenimiento de la vida. El crecimiento está
limitado no tanto por la abundancia de todos los factores necesarios como por la
disponibilidad mínima de cualquiera de ellos.
La Ley del Mínimo fue renunciada por Bartholomew (1958) para que fuese aplicable al
problema de la distribución de especies y que tuviera en cuenta los límites de tolerancia de
la manera siguiente: La distribución de una especie estará controlada por el factor
ambiental para el que el organismo tiene un rango de adaptabilidad o control más
estrecho.
Es importante enfatizar que tanto demasiado como demasiado poco de cualquier factor
abiótico simple puede limitar o prevenir el crecimiento a pesar de que los demás factores se
encuentren en, o cerca de, el óptimo. Esta modificación de la ley del mínimo se conoce como
la Ley de los Factores Limitantes. El factor que esté limitando el crecimiento (o cualquier
otra respuesta) de un organismo se conoce como el factor limitante. La razón por la cual
una especie de un ecosistema no penetra indefinidamente en un ecosistema adyacente se
debe a que con frecuencia se enfrenta a uno o más factores abióticos en el sistema adyacente
que son limitantes. Sin embargo, los factores biológicos como depredación, enfermedad,
parásitos y competencia por otras especies también pueden ser factores limitantes.
Fig. 26: La capacidad máxima del barril, está determinada por la tablilla más pequeña.
La ley del mínimo, de Liebig, establece que “el nutriente que se encuentra menos
disponible es el que limita la producción, aun cuando los demás estén en cantidades
suficientes”.
Con respecto a las plantas, el factor abiótico que con mayor frecuencia es limitante en los
ecosistemas terrestres naturales es el agua. El agua es el principal factor de definición de los
principales biomas en bosques, pastizales y desiertos. Esto ocurre de la manera siguiente:
La cantidad óptima de lluvia para muchas especies de árboles es de alrededor de 150 cm por
año; ellos alcanzan su límite (inferior) de tolerancia alrededor de 75 cm por año. Los pastos
(gramíneas) tienen un límite inferior para el agua mucho menor, alrededor de 25 cm por año,
pero hay especies de cactus y otras plantas especializadas que pueden sobrevivir con tan
poco como 5 a 10 cm por año. A consecuencias de ello, los ecosistemas naturales de regiones
con pluviometrías superiores a 100 cm por año son típicamente bosques. Las regiones con
25 a 75 cm de lluvia son típicamente pastizales (sabanas), y las regiones con menos de 25
cm de lluvia presentan una vegetación esparcida con especies como cactus, artemisas y
similares. Tales áreas son reconocidas como desiertos. Como es de esperarse, en los valores
intermedios de lluvia, los bosques penetran en los pastizales y estos, a su vez, en los
desiertos.
También la temperatura juega un papel en limitar las principales comunidades de plantas.
Sin embargo, excepto en el frío extremo (que origina la tundra o hielo permanente), el efecto
de la temperatura se superpone al de la pluviometría. Esto es, el bosque se encuentra donde
se presenta una precipitación anual de 100 cm o más, pero la temperatura determinará la
clase de bosque. Los abetos y píceas son lo que pueden enfrentar mejor los inviernos severos
y las cortas estaciones de crecimiento que se encuentran en las regiones nórdicas y/o altas
elevaciones. Los árboles deciduos, que se desprenden de sus hojas y entran en un período
de letargo, también resisten bien las temperaturas invernales bajo cero, pero ellos requieren
de una estación de crecimiento más prolongada. Por lo tanto, las especies deciduas de
árboles predominan en latitudes más templadas donde es adecuada la precipitación.
Finalmente, en los bosques tropicales predominan los árboles de hoja ancha y siempre
verdes debido a que estas especies, que no toleran temperaturas de congelamiento, son más
exitosas donde exista una estación continua de crecimiento. Igualmente, un desierto caliente
tiene especies diferentes a las encontradas en un desierto frío, pero las áreas que reciban
menos de 25 cm de precipitación serán, en ambos casos, desiertos con apenas unas pocas
especies tolerantes de la sequía.
La temperatura también ejerce alguna influencia debido a su efecto sobre la evaporación de
agua: el agua se evapora más rápidamente a temperaturas superiores. Consecuentemente,
las transiciones de desiertos a pastizales y de pastizales a bosques se encuentran en niveles
mayores de precipitación en las regiones cálidas y en niveles inferiores de precipitación en
regiones frías.
En las regiones más al norte, la capa superficial de suelo se descongela cada verano pero
permanece congelado permanentemente (permafrost) unos pocos centímetros debajo de la
superficie. Este factor limita la extensión hacia el norte de los bosques de coníferas de abetos
y píceas pero permite el crecimiento de pequeñas plantas resistentes que ocupan la tundra.
Desde luego, las temperaturas todavía más frías limitan la vegetación de tundra y producen
los casquetes polares de hielo.
Por todo lo anterior, la distribución de las especies vegetales que caracterizan los principales
biomas del planeta está determinada en gran parte por los factores abióticos de precipitación
y temperatura. Sin embargo, es frecuente que otros factores abióticos causen variaciones
dentro del bioma principal. Por ejemplo, dentro de los bosques de caducifolias del Este de
Estados Unidos, generalmente predominan los robles y nogales sobre los suelos rocosos,
pobres y bien drenados; las hayas y arces se encuentran en los suelos más ricos. Dicho de
otra manera, dentro del bioma bosque de caducifolias (deciduo), el tipo de suelo
frecuentemente es el factor que determina la distribución de ciertas especies de árboles.
Igualmente, la abundancia relativa o ausencia de ciertos nutrientes en el suelo puede
determinar la distribución de varias especies en los pastizales.
En ciertos casos, un factor abiótico diferente a la precipitación o temperatura puede ser el
factor limitante principal. Por ejemplo, la banda de tierra próximo a la costa recibe
frecuentemente una aspersión salada desde el océano, una factor que relativamente pocas
plantas pueden tolerar, por lo que esta banda es ocupada por una comunidad única de plantas
tolerantes a la sal. Otro ejemplo es una roca con poco o sin suelo. Tal área puede tener una
rica comunidad de musgos y líquenes similar a una tundra, pero aquí el factor limitante es
la ausencia de suelo.
La concentración de sal es comúnmente el factor limitante en la distribución de plantas y
animales acuáticos. La disponibilidad de luz es el factor que determina la cantidad y clase
de vegetación debajo de los árboles en un bosque. Casi no hay vegetación bajo un bosque
denso siempre verde debido a la ausencia de luz. En un bosque deciduo, hay especies en el
sotobosque que se aprovechan de la falta de cobertura a principios de la primavera; otras
especies aprovechan la luz al final del otoño luego que han caído las hojas de los árboles. El
fuego también es un factor muy significativo que limita algunas especies pero no a otras.
Un factor abiótico secundario puede ser crucial, especialmente en las áreas de transición.
Por ejemplo, considere un área con una precipitación de más o menos 25 cm, lo que viene a
ser la cantidad fronteriza entre desierto y pastizal. En tal área, un suelo con buena capacidad
de retención de agua puede presentar pastos mientras que un suelo arenoso con poca
capacidad retentiva solamente tendrá especies desérticas.
Los ecólogos, frecuentemente, hablan en términos de microclimas. Los patrones
prevalecientes de precipitación y temperatura de la región crean un clima global que
determina el bioma principal. Sin embargo, cualquier otra cantidad de factores pueden
intervenir y provocar que las condiciones sobre o cerca del suelo sean marcadamente
diferentes. El microclima abarca las condiciones particulares desde el piso hasta una altura
de 2 metros. Así que, cuando se considera las interrelaciones de un organismo con su
ambiente, debe tenerse en cuenta el microclima de su localidad particular. Debemos
enfatizar de nuevo que todos los factores abióticos interactúan unos con otros para crear el
ambiente resultante. En un ecosistema en el que el crecimiento de una población microbiana
este limitado por la concentración de fósforo disponible, la adición de nitrógeno no
aumentará el crecimiento. Sin embargo, el mismo ecosistema puede haber otra población
microbiana cuyo crecimiento esté limitado por la concentración de nitrógeno; esta población
será la que aumente su desarrollo al aumentar el nitrógeno.
LEY DE LA TOLERANCIA DE SHELFORD. Shelford señala que la existencia y
prosperidad de un organismo o una especie en particular, dependen del carácter completo
de un conjunto de condiciones. La ausencia total o el descenso de ese organismo o de la
especie, podrán deberse a la deficiencia o al exceso cualitativo o cuantitativo con respecto a
cualquiera de los diversos factores que se acercan tal vez a los límites de tolerancia del
organismo en cuestión, por lo que a una especie pueden perjudicarla tanto las carencias
como los excesos de los factores físicos, químicos o biológicos que condicionan su
desarrollo. Un oso panda pertenece al reino animal, al tipo cordado, a la clase mamíferos,
al orden carnívoros, herbívoro, omnívoro, a la familia Ursidae, y a la especie Ailuropoda
melanoleuca.
Comparándolo con la ley de la tolerancia, durante mucho tiempo se pensó que los únicos
motivos que llevaron al panda al borde de la extinción tenían que ver con sus hábitos
alimenticios; su dieta basada principalmente en el bambú podía afectarlos no solo porque
ese arbusto no crece en todas partes sino porque además no les cae muy bien, porque al tener
un aparato digestivo carnívoro, no lo digiere bien. Por eso debe ingerir grandes cantidades
para sobrevivir.
La presencia y la abundancia de organismos en un ambiente están determinadas no sólo por
los nutrientes sino también por factores fisicoquímicos, tales como temperatura, potencial
redox y pH, agua, luz solar, entre otros (Fig.27). Describe la forma en que esas variables
abióticas controlan la abundancia de organismos en un ecosistema. Establece que cada
organismo necesita una serie de condiciones para sobrevivir y desarrollarse.
En esencia la ley de Shelford, dice que hay límites para los factores ambientales, por encima
y por debajo de los cuales no es posible que los microorganismos sobrevivan. El éxito de un
microorganismo en un ambiente concreto depende de que cada una de las condiciones se
halle dentro del margen de tolerancia del organismo; si una variable cualquiera, como
puede ser la temperatura, excede del mínimo o del máximo, dicho organismo no
prosperara en aquel ambiente y será eliminado.
Fig.27: Temperatura, agua, luz solar, etc, son ejemplo de factores limitantes.
En consecuencia, los microorganismos psicrófilos no pueden crecer en ecosistemas con
elevadas temperaturas; los anaerobios estrictos no soportan condiciones de alta presión de
oxígeno; los microorganismos halófilos estrictos no se desarrollan en lagos de agua dulce y
así sucesivamente.
Fig. 28: El oso panda, ejemplo tradicional de aplicación de la Ley de la Tolerancia.
Los márgenes de tolerancia de los microorganismos y la fluctuación de los factores químicos
y físicos en un ecosistema no determinan que microorganismos están presentes en un
momento dado. Lo que determinan es, qué microorganismos pueden encontrarse en ese
ecosistema sobre una base sostenible. En realidad, la presencia del éxito de un organismo o
grupo de organismos en un ecosistema depende tanto de sus necesidades nutritivas, como
de la tolerancia al ambiente (Odum, 1971).
Los niveles poblacionales de la mayoría de los organismos en un ecosistema están
controlados por la cantidad y diversidad de materiales para los cuales poseen unas
necesidades mínimas, por factores físicos críticos y por los límites de tolerancia de los
propios organismos a esos y a otros componentes del ambiente.
La existencia y prosperidad de un organismo dependen del carácter completo de un conjunto
de condiciones. La ausencia o el mal estado de un organismo podrán ser debidos a la
deficiencia o al exceso cualitativo o cuantitativo con respecto a uno cualquiera de diversos
factores, pueden ser: temperatura, potencial redox, pH, humedad relativa, luz, etc. En
ecología, los organismos se ven limitados por condiciones diversas y, además, por las
interacciones producidas entre ellas. Los organismos viven dentro de unos rangos que desde
demasiado, hasta demasiado poco, los llamados límites de tolerancia. Este concepto de que
ciertas condiciones mínima y máxima limitan la presencia y el éxito de un organismo, se
denomina Ley de la Tolerancia, de Shelford.
Fig. 29: Se ilustra los límites o rangos de tolerancia, de un organismo a determinado factor ambiental
limitativo.
Principios adicionales de la Ley de la Tolerancia:
1. Un mismo organismo puede tener un margen amplio de tolerancia para un factor y un
margen pequeño para otro.
2. Los organismos con márgenes amplios de tolerancia para todos los factores son los que
tienen más posibilidades de estar extensamente distribuidos.
3. Cuando las condiciones no son óptimas para una especie con respecto a un determinado
factor ecológico, los límites de tolerancia podrán reducirse con relación a otros factores
ecológicos.
4. El periodo de reproducción suele ser un periodo crítico en que los factores ambientales
tienen más posibilidades de sr limitativos. Los límites de tolerancia suelen ser más
estrechos en los individuos reproductores (semillas, huevos, embriones) que para las
plantas o animales adultos, cuando no se están reproduciendo.
5. Con mucha frecuencia se descubre que en la naturaleza los organismos no viven realidad
en las gamas óptimas (determinadas experimentalmente) de un factor.
Fig. 30: Los factores abióticos o Biotopo, es el componente sin vida del ecosistema, e indispensable
para el desarrollo de la vida.
Componentes abióticos. Todos los factores químico-físicos del ambiente son llamados
factores abióticos (a, "sin", y bio, "vida). Los factores abióticos más conspicuos son la
precipitación (lluvia más nevada) y temperatura; todos sabemos que estos factores varían
grandemente de un lugar a otro, pero las variaciones pueden ser aún mucho más importantes
de lo que normalmente reconocemos. No es solamente un asunto de la precipitación total o
la temperatura promedio. Por ejemplo, en algunas regiones la precipitación total promedio
es de más o menos 100 cm por año que se distribuyen uniformemente por el año. Esto crea
un efecto ambiental muy diferente al que se encuentra en otra región donde cae la misma
cantidad de precipitación pero solamente durante 6 meses por año, la estación de lluvias,
dejando a la otra mitad del año como la estación seca.
Pero también otros factores abióticos pueden estar involucrados, incluyendo tipo y
profundidad de suelo, disponibilidad de nutrientes esenciales, viento, fuego, salinidad, luz,
longitud del día, terreno y pH (la medida de acidez o alcalinidad de suelos y aguas). Como
ilustración, tomemos un terreno ubicado en un desierto costero, donde la escases de agua,
determina un tipo de vegetación herbácea temporal de verano, y árboles dispersos como los
algarrobales, los faicales, los cactales, etc; vegetación específicamente adaptadas a las
mininas precipitaciones y máximas temperaturas.
Resumiendo, podemos ver que los factores abióticos, siempre presentes en
diferentes intensidades, interactúan unos con otros para crear una matriz de un
número infinito de condiciones ambientales diferentes.
EL CLIMA. El clima es el conjunto de los valores promedios de las condiciones
atmosféricas que caracterizan una región. Estos valores promedio se obtienen con la
recopilación de la información meteorológica durante un periodo de tiempo suficientemente
largo. Según se refiera al mundo, a una zona o región, o a una localidad concreta, se habla
de clima global, zonal, regional o local (microclima), respectivamente.
Los elementos constituyentes del clima son: temperatura, presión atmosférica, vientos,
humedad relativa y precipitaciones. Tener un registro durante muchos años de los valores
correspondientes a dichos elementos con respecto a un lugar determinado, nos sirve para
poder definir cómo es el clima de ese lugar. De estos cinco elementos, los más importantes
son la temperatura y las precipitaciones, porque en gran parte, los otros tres elementos o
rasgos del clima están estrechamente relacionados con los dos que se han citado. Ello
significa que la mayor o menor temperatura da origen a una menor o mayor presión
atmosférica, respectivamente, ya que el aire caliente tiene menor densidad y por ello se eleva
(ciclón o zona de baja presión), mientras que el aire frío tiene mayor densidad y tiene
tendencia a descender (zona de alta presión o anticiclón). A su vez, estas diferencias de
presión dan origen a los vientos (de los anticiclones a los ciclones), los cuales transportan la
humedad y las nubes y, por lo tanto, dan origen a la desigual repartición de las lluvias sobre
la superficie terrestre.
Fig. 31: Elementos determinantes del clima en las diferentes regiones del mundo.
Por otro lado, los factores son fenómenos meteorológicos que cambian las condiciones
ambientales y modifican el comportamiento de un organismo en un determinado lugar. Los
principales factores son: Latitud, altitud, distancia al mar, características del suelo,
corrientes marinas, etc.
A.
ELEMENTOS.
En meteorología, se define como elementos del clima al conjunto de componentes que
caracterizan el tiempo atmosférico y que interactúan entre sí en las capas inferiores de
la atmósfera, llamada tropósfera. Estos componentes o elementos son el producto de
las relaciones que se producen entre distintos fenómenos físicos que les dan origen que
a su vez se relacionan con otros elementos y resultan modificados por los factores
climáticos. Aunque son elementos obtenidos en el campo de la meteorología, su estudio
a largo plazo, 30 años o más fundamenta las bases científicas de la climatología y de
ahí la estrecha relación entre la meteorología y climatología.
Otra definición. El clima es el resultado de la interacción de diferentes factores
atmosféricos biofísicos y geográficos que pueden cambiar en el tiempo y el espacio.
Algunos factores biofísicos y geográficos pueden determinar el clima en diferentes
partes del mundo, como por ejemplo: latitud, altitud, las masas de agua, la distancia al
mar, el calor, las corrientes oceánicas, los ríos y la vegetación. La meteorología
(Estudia el clima) es de gran importancia en la actualidad, ya que permite predecir con
exactitud la ocurrencia puntual, de algún fenómeno climático de importancia en la
región estudiada.
Fig. 32: Elementos determinantes del clima y sus unidades de medición.
1.
TEMPERATURA: La temperatura es la cantidad de calor que tiene el aire de la
atmósfera Se mide en grados centígrados (ºC) y es resultado de factores astronómicos
y geográficos.
La temperatura atmosférica es uno de los elementos del clima, se refiere al grado de
calor específico del aire en un lugar y momento determinados, así como la evolución
temporal y espacial de dicho elemento en las distintas zonas climáticas. Constituye el
elemento meteorológico más importante en la delimitación de la mayor parte de los
tipos climáticos. Por ejemplo, al referirnos a los climas macrotérmicos (es decir, de
altas temperaturas; climas A en la clasificación de Koppen) y microtérmicos (climas
fríos o Climas E) estamos haciendo de la temperatura atmosférica uno de los criterios
principales para caracterizar el clima. Según la temperatura, nuestro planeta se divide
en:



Una zona cálida entre los dos trópicos. En ella, los rayos solares inciden total o
prácticamente perpendiculares durante todo el año. Por ello, las temperaturas son
elevadas y hay muy pocas diferencias de temperatura entre unas estaciones y
otras.
Dos zonas templadas, situadas entre los trópicos y los círculos polares. En estas
zonas, los rayos solares inciden de forma más inclinada que en la zona cálida. Por
ello, las temperaturas son más moderadas y se nota más la variación de las
estaciones.
Dos zonas frías dentro de los círculos polares. En estas zonas, los rayos solares
inciden de manera muy oblicua durante todo el año. Por ello, las temperaturas son
siempre frías.
Fig. 33: La Tierra y las tres zonas térmicas, basadas en la temperatura recibida.
2.
PRESIÓN: se mide en milibares y se define como el peso del aire sobre el suelo.
2.1. Zonas de Baja presión
2.1.1. En una zona, el aire se calienta y se eleva. Al elevarse el aire, el peso que
ejerce sobre el suelo disminuye. Se produce una zona de baja presión.
2.1.2. Al ser la presión más baja, las nubes pueden entrar en la zona de baja
presión desde otras zonas: del mar, de las montañas, etc. Se puede
producir la lluvia en cualquier estación del año.
2.1.3. En otros sitios, la presión es más alta. Allí, el peso que ejerce el aire sobre
el suelo es mayor que el peso que se ejerce en la zona de baja presión.
Como los pesos son distintos, el aire se mueve desde la zona de alta
presión hasta la de baja presión y se producen vientos.
2.2. Zonas de Alta presión
2.2.1. En una zona, el aire se calienta y se eleva.
2.2.2. El aire caliente que asciende desplaza aire frío de la zona alta de la
atmósfera.
2.2.3. Al desplazarse el aire frío, produce viento en la parte alta de la atmósfera.
3.
2.2.4. En algún punto, este aire frío cae. Al caer, aumenta la cantidad de aire en
ese punto y, con ello, la presión. Se produce una zona de alta presión.
2.2.5. Al caer el aire frío, se calienta, ya que llega a zonas más bajas y templadas.
Al calentarse no puede condensarse el vapor de agua contenido en el aire
y no se produce lluvia. El cielo está despejado, brillante y sin nubes. ¡Buen
tiempo!
HUMEDAD: La humedad relativa o “RH”, mide la cantidad de agua en el aire en
forma de vapor, comparándolo con la cantidad máxima de agua que puede ser
mantenida a una temperatura dada. Por ejemplo, si la humedad es del 50% a 23°C, esto
implica que el aire contiene 50% del nivel máximo de vapor de agua que podría
mantener a 23°C. 100% de humedad relativa, indica que el aire está en la máxima
saturación. Cuando el aire húmedo entra en contacto con el aire más fresco, o una
superficie más fría, el vapor de agua se convertirá en gotas de agua. Cuando esto ocurre
en una superficie se conoce como “Punto de rocío”. Nunca aplicar la pintura sobre una
humedad relativa máxima del 80%, ya que a este nivel se llega al punto de rocío,
independientemente de la temperatura circundante. La humedad relativa se puede
medir con el higrómetro, un termómetro higrómetro mide la temperatura y la
humedad.
4.
PRECIPITACIONES. La precipitación es la cantidad de agua caída sobre la
superficie terrestre en forma de lluvia, nieve, granizo, etc. (se mide con el Pluviómetro
en milímetros por cm2 o litros por metro cuadrado). Procede de la condensación del
vapor de agua que contiene el aire. Las precipitaciones son más abundantes en el
Ecuador y descienden hacia los polos, pero también aumenta con la altitud y con la
proximidad a los mares y océanos. Las precipitaciones ocurren por los siguientes
fenómenos:
4.1. Por la evaporación del suelo. El calor del sol calienta la tierra húmeda y evapora
el agua que la empapa (1), formando nubes (2) que dejan lluvias (3). Esta
evaporación es muy frecuente en el norte de España, donde hay mucha humedad
en el suelo, y también puede formar niebla.
4.2. Por el relieve. Se produce cuando el aire húmedo que proviene del mar llega a una
montaña o a cualquier zona de alto relieve. El aire húmedo se ve obligado a
ascender (1). Cuanto más arriba sube el aire, más se enfría. El vapor de agua, frío,
se condensa en nubes y llueve (2). Por esta razón, las zonas de montaña suelen
ser más lluviosas.
4.3. Por el contacto de masas de aire a distintas temperaturas. Cuando una gran
masa de aire caliente y húmedo (1) se encuentra con una masa de aire frío (2), el
aire caliente asciende por encima del frío. Al subir, se enfría, se condensa, forma
nubes y llueve (3).
Fig. 34: Ilustración sencilla de las precipitaciones pluviales.
5.
VIENTOS. El viento es simplemente aire en movimiento. Se origina por las
diferencias de presión atmosférica entre unos lugares y otros. El aire va de las zonas de
alta presión a las de baja presión. La radiación solar genera diferencias
de temperatura en la atmósfera, lo que da origen a las diferencias de presión y
al movimiento del aire. La velocidad del viento puede utilizarse para
producir energía (conocida como eólica), aunque también resulta peligrosa, ya que
puede derribar edificios de gran tamaño. El desplazamiento de semillas y
la erosión son otras consecuencias del accionar de los vientos. Por ejemplo: “Hay
mucho viento; no es conveniente salir a navegar”, “El día está precioso: mucho sol y
nada de viento”.
El primer instrumento creado para detectar la dirección en la que sopla el viento fue
la veleta. Se trata de un dispositivo giratorio con una cruz que indica
los puntos cardinales y que suele ubicarse en lugares elevados. Una herramienta más
avanzada es el anemómetro, que también mide la velocidad del viento y que ayuda a
predecir el tiempo.
Fig. 35: Movimiento del aire y formación de los vientos
De acuerdo con su intensidad, el viento puede recibir distintos nombres. Los vientos
más suaves se conocen como brisas, mientras que entre los más fuertes pueden
mencionarse los tornados. Todos estos términos, sin embargo, tienen un significado
científico más específico que suele ser dejado de lado por parte del lenguaje cotidiano.
El instrumento más antiguo para determinar la dirección de los vientos es la veleta que,
con la ayuda de la “rosa de los vientos”, define la procedencia de los vientos, es decir,
la dirección desde donde soplan. La manga de viento es utilizada en los aeropuertos
para visualizar la dirección del viento, para planear el aterrizaje seguro. La velocidad,
rapidez y dirección se mide con el anemómetro, y registra dirección y rapidez a lo
largo del tiempo.
Movimiento del aire. El desplazamiento del
aire en la troposfera (área inferior de la
atmósfera) es el más significativo para las
personas y cuenta con dos componentes:
la vertical, de 10 o más kilómetros y cuyo
movimiento ascendente o descendente
compensa el horizontal, y la horizontal, que
alcanza miles de kilómetros y es la más
importante de ambas. La observación de
un tornado es muy adecuada para entender
dichos conceptos, ya que mientras su remolino
comienza girando a una velocidad considerable,
con las conocidas consecuencias destructivas, y
la misma decrece a medida que el viento
asciende, dado que las dimensiones del cono
aumentan a lo ancho.
Fig.36: Desplazamiento de un tornado.
Cabe mencionar que dichas afirmaciones, obtenidas a partir del estudio de los tornados,
son asimismo ciertas para todos los tipos de viento, ya que son parte de los
diversos procesos que estos atraviesan. La misma transición que se da en este caso, de
un movimiento lineal a uno giratorio que asciende verticalmente, puede apreciarse
tanto en remolinos como en huracanes y cumulonimbos, con ciertas diferencias en el
tamaño y la extensión.
Por otro lado, se encuentran los vientos que cubren importantes distancias, los cuales
también atraviesan dicho proceso. Un claro ejemplo son los alisios, que viajan entre el
ecuador y los trópicos, yendo desde el noroeste hacia el suroeste y viceversa,
atravesando los hemisferios norte y sur. Cuando se encuentran en el ecuador, sufren un
forzoso ascenso, principalmente por la gran concentración de materia, y generan nubes
y fuertes lluvias, lo que repercute en un gran descenso de velocidad.
Cuando se enfría el aire ascendente y pierde la humedad que acarreaba, a causa de la
condensación y de las lluvias, el resultado es un aire seco y frío. A menor temperatura,
más peso; en consecuencia, tiende a descender hacia la superficie en un movimiento
inclinado que comienza en el ecuador y que se dirige hacia los trópicos, desviándose
hacia la derecha para completar, finalmente, el ciclo de los vientos alisios. De esta
forma, se cumple el principio de conservación de la materia, según los estudios
realizados por Antoine-Laurent de Lavoisier, un químico y biólogo francés del siglo
XVIII.
Fig.37: Movimiento de los vientos y la formación de zonas de baja y alta presión.
Existen diferentes tipos de viento:
5.1. Hay vientos constantes, que soplan permanentemente en la misma dirección,
como los alisios, que se dirigen siempre desde los trópicos hacia el ecuador.
5.2. Otros cambian su dirección según las estaciones, como los monzones, que en
verano soplan desde el océano Índico hacia el continente asiático y traen lluvias
abundantes, y en invierno lo hacen desde el continente hacia el mar con un tiempo
estable y seco.
5.3. También existen vientos locales o regionales, que siempre soplan en la misma
dirección y reciben un nombre propio. En España, la tramontana sopla del norte
y trae frío y turbulencias en Cataluña y Baleares; el húmedo bochorno llega del
sudeste a las costas levantinas, La Mancha y el valle del Ebro. En Argentina y
Uruguay afecta el pampero, un viento frío procedente del suroeste. El siroco es
un viento cálido y seco del sur, que sopla en la costa norte de África, pero que
cuando cruza el mar Mediterráneo se carga de humedad y llega a las costas del
sur de Europa acompañado de abundantes lluvias.
5.4. Por último, los vientos orográficos son fuertes y secos, porque el ascenso del aire
por las laderas montañosas les hace perder su humedad. Reciben diversas
denominaciones, como el Chinook de las Montañas Rocosas, el foehn de los
Alpes o el zonda de las laderas y valles orientales de los Andes, que sopla entre
mayo y noviembre procedente del oeste.
B.
FACTORES DEL CLIMA. En la distribución de las zonas climáticas de la Tierra
intervienen lo que se ha denominado factores climáticos, tales como la latitud, altitud
y localización de un lugar y dependiendo de ellos variarán los elementos del clima.
También deben considerarse como factores las masas de agua, las corrientes marinas
y los grandes bosques.
Los diferentes climas que existen en nuestro planeta, surgen a partir de las diversas
posibilidades de combinación de estos factores. Así por ejemplo, el clima de las
montañas es generalmente frío, mientras que a menor altitud, como ocurre en las costas,
el clima es cálido y con temporadas de sequía. Así mismo, en altitudes muy al norte o
muy al sur, el clima es muy frío. El clima también ejerce influencia sobre los
ecosistemas naturales. En climas fríos podemos encontrar bosques de pino y encino;
mientras que en climas cálidos y húmedos, bosques tropicales y bosques de neblina o
montanos.
Los factores del clima son los mecanismos que actúan sobre los elementos y provocan
sus variaciones. Pueden ser de tres tipos:



Astronómicos, que se deben a los movimientos de la Tierra y a la inclinación de
su eje. Son los que provocan los cambios según las estaciones y la duración de los
días y las noches.
Meteorológicos, que están en relación con los movimientos que se producen en
la atmósfera: la circulación de las masas de aire y el paso de frentes.
Geográficos, que son los responsables de las variedades climáticas regionales.
Son los condicionantes más numerosos. Destacan la latitud, la altitud y forma del
relieve, la distribución de continentes y océanos, las corrientes marinas, la
frondosidad de las cubiertas vegetales, el grado de urbanización de un lugar, etc.
Así, por ejemplo, las temperaturas son más elevadas en el ecuador y van
descendiendo a medida que aumenta la altitud (a razón de 0,6 °C cada 100
metros), mientras que las áreas próximas al ecuador y a las costas registran más
precipitaciones, que también aumentan con la altitud.
En otras palabras, a menor latitud, más cercano se encuentra el lugar del ecuador; por lo
tanto, más altas temperaturas promedios se tienen. Es decir, a medida que nos alejamos del
ecuador existen menores temperaturas promedio y disminuyen las precipitaciones promedio
en forma de chubasco.
1.
LATITUD. Es la distancia a la línea ecuatorial a la cual se debe que los rayos solares
incidan con mayor o menor inclinación, calentando más o menos la superficie terrestre
y determinando la duración del día y la noche.
2.
ALTITUD. Es la mayor o menor altura a nivel del mar, a mayor altura menor
temperatura y a menor altitud mayor calor.
3.
DISTANCIA AL MAR. El mar influye en las zonas costeras por su humedad, siendo
el interior de los continentes más seco.
4.
RELIEVE DEL SUELO. Las elevaciones del suelo originan lluvias, debido a su baja
temperatura.
5.
CORRIENTES MARINAS. Afectan los climas de la costa, ya sea enfriando o
calentando el aire, según las corrientes, ya sean frías o calientes.
Fig. 38: Factores que influyen para los cambios de climas en el mundo.
Latitud geográfica
La latitud mide la distancia de un punto de la Tierra al ecuador. Cuanto mayor es esa
distancia, mayor es la latitud. Los rayos del Sol no llegan con igual inclinación a las distintas
latitudes de la Tierra. Como la Tierra es curva, cuanto más hacia los polos caen los rayos
solares, mayor es la superficie por la que se extiende el mismo haz de rayos. Es decir, hay
el mismo número de rayos, pero para una superficie mayor. Eso quiere decir que el Sol
calienta menos y que hace más frío en las zonas polares que en el ecuador, donde se
concentran más cantidad de rayos por superficie. En general, cuanto mayor es la latitud de
un punto, más frío hace.
Las variaciones de la insolación que recibe la superficie terrestre se deben a los movimientos
de rotación (variaciones diarias) y de traslación (variaciones estacionales). Las variaciones
en latitud son causadas, de hecho, por la inclinación del eje de rotación de la Tierra. El
ángulo de incidencia de los rayos del Sol no es el mismo en verano que en invierno siendo
la causa principal de las diferencias estacionales.
Fig. 39: Ilustración de la latitud (Ls=latitud sur, Ln=latitud norte).
Una mayor inclinación en los rayos solares provoca que estos tengan que atravesar mayor
cantidad de atmósfera, atenuándose más que si incidieran perpendicularmente. Por otra
parte, a mayor inclinación, mayor será la componente horizontal de la intensidad de
radiación. Mediante sencillos cálculos trigonométricos puede verse que: I (incidente) = I
(total) • cosθ. Es así que los rayos solares inciden con mayor inclinación durante el invierno
por lo que calientan menos en esta estación.
También podemos referirnos a la variación diaria de la inclinación de los rayos solares: en
la mañana y en la tarde inciden con mayor inclinación que en horas del mediodía por lo que
las temperaturas atmosféricas más frías se dan al amanecer y las más elevadas, en horas de
la tarde.
Altitud. La altitud de una región determina la delimitación de los pisos térmicos respectivos.
A mayor altitud con respecto al nivel del mar, menor temperatura. La disminución de la
temperatura al aumentar la altitud se denomina gradiente térmico y equivale al número de
metros que es necesario ascender para que la temperatura disminuya 1° C. El gradiente
térmico varía según la latitud, según la presión atmosférica y según la orientación del relieve.
Por lo general, si aumentamos la altitud cada 150 m la temperatura (Tº) descenderá 1 ºC.
Sin embargo, esta cifra llega a los 180 m en la zona ecuatorial por el mayor espesor de la
atmósfera en esta zona.
Macrotérmico (0 a 1 km): su temperatura varía entre los 20 y 29 °C. Presenta una
pluviosidad variable según la mayor o menor influencia de algunos factores.
Mesotérmico (1 a 3 km): presenta una temperatura entre los 10 y 20 °C, su clima es
templado de montaña.
Microtérmico (3 a 4,7 km): su temperatura varía entre los 0 y 10 °C. Presenta un tipo de
clima de Páramo o frío.
Fig. 40: La altitud y la existencia de al menos, 4 pisos térmicos.
Gélido (más de 4,7 km): su temperatura es menor de -0 ºC y le corresponde un clima de
nieves perpetuas.
El cálculo aproximado que se realiza, es que al elevarse 160 m, la temperatura
baja 1 ºC.
El relieve son las formas distintas que presenta la corteza terrestre. El macro-relieve de la
tierra se ha formado principalmente por el desplazamiento de las placas de la tierra que
determinan se formen alteraciones de la superficie terrestre, ocurriendo las elevaciones o
montañas y los llanos.
Fig. 41: El relieve del suelo, determinando variedad de climas.
Orientación del relieve. La disposición de las cordilleras más importantes con respecto a
la incidencia de los rayos solares determina dos tipos de vertientes o laderas montañosas: de
solana y de umbría. En las laderas de umbría hay más vegetación y más humedad, que en
las laderas de solana; las cuales son más secas y de menor vegetación adaptada a la menor
humedad y a la intensa insolación. Por ejemplo, en el “abra el Gavilán”, hacia la ladera de
San Juan (umbría) existe mayor vegetación por la mayor humedad relativa; mientras que en
la ladera hacia Cajamarca, hay menor humedad y distinta vegetación muy pequeña.
En el valle del Marañón, las laderas Este son secas y cálidas (vegetación mayormente
xerofítica-cactus) –solana-; en tanto que las laderas Oeste (Celendín) -umbría- hay mayor
vegetación, mayor humedad relativa y menos caluroso.
Fig. 42: Laderas de solana y umbría, por el relieve y la insolación.
La orientación del relieve con respecto a la incidencia de los vientos dominantes (los vientos
planetarios) también determina la existencia de dos tipos de vertientes: de barlovento y de
sotavento. Llueve mucho más en las vertientes de barlovento porque el relieve da origen a
las lluvias orográficas, al forzar el ascenso de las masas de aire húmedo hacia la montaña;
las nubes se enfrían condensan y precipitan en tres distintas formas: en forma de lluvia, en
forma de granizo y en forma de nieve o nevada. Luego, el aire desciende por la ladera de
sotavento, pero ha perdido su humedad, es frío y seco y a medida que desciende ladera abajo,
se calentando, por lo tanto, la vegetación es escasa muy bien adaptada a la escases de agua,
prosperando las cactáceas y otras plantas suculentas y las formaciones de bosques secos.
Fig. 43: Dirección de los vientos y la diferenciación de barlovento y sotavento.
Corrientes oceánicas. Las corrientes marinas o, con mayor propiedad, las corrientes
oceánicas, se encargan de trasladar una enorme cantidad de agua.
La influencia muy poderosa de la Corriente del Golfo, que trae aguas cálidas desde las
latitudes intertropicales hace más templada la costa atlántica de Europa que lo que le
correspondería según su latitud. En cambio, otras zonas de la costa este de América del
Norte, situadas a la misma latitud que las de Europa presentan unas temperaturas mucho
más bajas, especialmente en invierno. El caso de Washington, D. C., por ejemplo, puede
compararse con Sevilla, que está a la misma latitud, pero que tiene unos inviernos mucho
más cálidos. Y esta diferencia se acentúa más hacia el norte, porque al alejamiento de la
Corriente del Golfo hay que sumar la influencia de las aguas frías de la Corriente del
Labrador: Oslo, Estocolmo, Helsinki y San Petersburgo, capitales de países europeos, se
encuentran a la misma latitud que la península del Labrador y la Bahía de Hudson, territorios
prácticamente deshabitados por el clima extremadamente frío. Otro interesante ejemplo de
que las temperaturas no guardan una correspondencia estricta con la latitud, cuando se tratan
de corrientes oceánicas frías o cálidas se encuentra en el hecho de que las aguas oceánicas
en España y Portugal son más cálidas que en las costas de Canarias y Mauritania, a pesar de
la menor latitud de las costas africanas, por el hecho de que en ambos casos están incidiendo
los efectos de dos corrientes distintas: la corriente del Golfo en las costas europeas y la de
las Canarias en las costas africanas.
Las corrientes marinas se forman por el empuje del viento sobre el mar. Al girar la tierra,
las corrientes se retuercen y fluyen alrededor de los océanos en enormes círculos llamados
giros. Las corrientes cálidas se alejan del ecuador, y las frías fluyen de regreso hacia él. Los
vientos que soplan sobre estas corrientes aportan temperaturas cálidas o frías a las costas
cercanas, por lo que afectan el clima. La corriente del golfo, en el Atlántico, mantiene cálida
la parte noroccidental de Europa en invierno.
Fig. 44Las corrientes calientes en rojo y las corrientes frías en azul.
Esos elementos y factores habrá que combinarlos adecuadamente en el establecimiento de
los climas de los distintos lugares de la Tierra, e incluso habrá que matizarlos con factores
particulares si hablamos de microclimas. Los climas de la Tierra se reflejan en la distinta
vegetación, fauna, asentamientos humanos y actividades económicas de estos según las
zonas y la tipología.
Las corrientes frías también ejercen una poderosa influencia sobre el clima. En la zona
intertropical producen un clima muy árido en las costas occidentales de África y de América,
tanto del norte como del sur. Estas corrientes frías no se deben a un origen polar de las aguas
(algo que se señala en algunos textos desde hace mucho tiempo), que no se explicaría en el
caso de las corrientes frías de California y de Canarias ya que ambas están ubicadas entre
corrientes cálidas a mayor y a menor latitud. La frialdad de las corrientes se debe al ascenso
de aguas profundas en dichas costas occidentales de la Zona Intertropical. Ese ascenso de
las aguas lento pero constante es muy evidente en el caso de la Corriente de Humboldt del
Perú, una zona muy rica en plancton y en pesca, precisamente, por el ascenso de aguas
profundas, que traen a la superficie una gran cantidad de materia orgánica. Como las aguas
frías producen alta presión atmosférica, como se explica en los artículos sobre la Guayana
Venezolana y sobre la adiatermancia, la humedad relativa en las áreas de aguas frías es muy
baja y las lluvias son muy escasas o nulas: el desierto de Atacama es uno de los más áridos
del mundo.
Los motivos de la insurgencia de las aguas frías se deben a dos razones relacionadas con el
movimiento de rotación de la Tierra:
En primer lugar, a la dirección de los vientos planetarios en la zona intertropical y a la
propia dirección de las corrientes ecuatoriales (del norte y del sur). En ambos casos, es decir,
en el caso de los vientos y de las corrientes marinas, el desplazamiento se produce de este a
oeste (en sentido contrario a la rotación terrestre) y alejándose de la costa. A su vez, este
alejamiento de la costa de los vientos y de las aguas superficiales, crea las condiciones que
explican en parte el ascenso de las aguas más profundas, que vienen a reemplazar a las aguas
superficiales que se alejan.
Por último, en la zona intertropical, los vientos son de componente Este, debido al
movimiento de rotación de la Tierra, por lo que en las costas occidentales de los continentes
en la zona intertropical soplan del continente hacia el océano, por lo que tienen una humedad
muy escasa.
A una escala mucho más reducida, este fenómeno puede comprobarse en las playas
levantinas españolas: cuando sopla el viento de Poniente, el Mediterráneo se encuentra sin
olas (rizado, cuando mucho) pero las aguas en la playa se notan mucho más frías de lo
normal. Y en el caso de la isla de Margarita es mucho más evidente, porque en ella soplan
los vientos del Este durante todo el año y a cualquier hora: la temperatura de la playa de La
Galera en Juan Griego es mucho más fría, aunque sin ningún oleaje perceptible, que la de
Playa El Agua o la Playa de El Tirano, en las costas orientales de la isla, ubicadas apenas a
unos 15 km hacia el Este.
En segundo lugar, el propio movimiento de rotación es el responsable directo del ascenso
de las aguas frías en las costas occidentales de los continentes en las latitudes subtropicales.
El proceso es relativamente sencillo: debido al movimiento de rotación terrestre, de oeste a
este, las aguas de los fondos oceánicos, que se desplazan conjuntamente con la parte sólida
de las cuencas oceánicas, se ven forzadas a ascender cuando el talud continental actúa como
una especie de pala (inmóvil, pero que corta el desplazamiento de oeste a este de las aguas
oceánicas) que las obliga a subir.
CORRIENTES OCEÁNICAS EN EL CONTINENTE AMERICANO
Las corrientes marinas. Las corrientes marinas son movimientos de masas de agua marina
en un sentido determinado, producido por factores diversos, como la acción del viento, de
las mareas y de las diferencias de densidad (temperatura, salinidad, etc.) de 2 masas de agua.
Influyen en la temperatura terrestre, como la cálida del Golfo de México, que calientas las
costas del mar del Norte, o la fría del Labrador, desde Terranova a la costa oeste de los
Estados Unidos.
Las corrientes nor y sur ecuatoriales del Atlántico y del Pacífico se relacionan con los
vientos alisios; los monzones influyen en la dirección de las corrientes del Índico. De las
corrientes marinas u oceánicas las que se originan en el continente americano son la
Corriente de California, la Corriente del Golfo de México, la Corriente del Ecuador y la
Corriente de Humboldt.
Al norte del Ecuador está la corriente fría de California. Al sur del Ecuador está la corriente
de Humboldt. Estas corrientes frías a lo largo del Ecuador provocan corrientes de agua
marina de gran densidad en materias alimenticias, lo que hace de esta zona una de las zonas
pesqueras más ricas del mundo: plancton, cangrejos, atún, anchoas, sardinas. En la costa
oriental las corrientes marinas son pobres en pesca.
Corriente del Labrador
Corriente del Este de Australia
Este de Groenlandia
Corriente Ecuatorial Norte
Corriente del Atlántico Norte
Corriente Ecuatorial
Corriente del Golfo
Corriente Ecuatorial Sur
Corriente Ecuatorial Norte
Corriente de Kuro Shivo o del Japón
Corriente Ecuatorial Su
Corriente Subártica Oyashio
Corriente del Brasil
Corriente del Oeste de Australia
Corriente de Benguela
Corriente de las Agujas (Indico)
Corriente circumpolar Antártica
Corriente de California
Corriente de Humboldt o de Perú Corriente de Alaska.
Circulación termohalina mundial
La Circulación termohalina es conocida también como “cinta rodante” oceánica o correa de
transmisión. La corriente oceánica termohalina se refiere a las corrientes marinas
impulsadas por la diferencia de densidades y temperaturas. Este proceso afecta a todos los
niveles del océano, desde la superficie hasta el fondo, y es de hecho una de las grandes
poleas de transmisión y distribución de la energía solar recibida a lo largo y ancho del
planeta. El agua dulce que fluye en el océano Atlántico norte al derretirse el hielo Ártico,
podría alterar los patrones de circulación oceánicas que tienen gran influencia en el clima
global.
Fig. 45: Ilustración de corriente termohalina mundial.
La Corriente del Golfo de México. Un claro ejemplo de corriente termohalina, es la
Corriente del Golfo, que circula entre el golfo de México hasta el Ártico.
La Corriente del Golfo o Gulf Streames una de las corrientes más importantes del planeta,
pues sus efectos contribuyen a moderar y suavizar el rigor del clima de las regiones litorales
del norte europeo. Esta corriente cálida alcanza el Noroeste de Europa procedente del golfo
de México, donde baña previamente la costa americana hasta el cabo Hatteras. Fluye en
dirección noreste desde el estrecho de Florida a la región de los Grandes Bancos, al este y
al sur de Terranova.
En su trayectoria, desde el golfo de México hasta el Ártico, transporta aguas cálidas hasta
el Atlántico Norte cediendo en su largo camino una buena parte de su energía térmica inicial.
Las aguas templadas son menos pesadas que las aguas frías, por lo que el viaje hacia el
nordeste lo hace como agua superficial. Una vez superada la latitud aproximada de Noruega,
y habiendo perdido casi todo su calor, se hunde formando una corriente de retorno, muy
profunda y con un larguísimo recorrido que llega hasta el Polo Sur y al Océano Índico.
La corriente del Golfo tiene una gran importancia climática debido a sus efectos
moderadores en el clima de la Europa occidental. La circulación de esta corriente es una
especie de “calefacción central” que asegura a Europa un clima cálido para la latitud en que
se encuentra e impide la excesiva aridez en las zonas atravesadas por los trópicos en las
costas orientales de América, como México y las Antillas. También, determina en buena
parte la flora y la fauna marina de los lugares donde la influencia es mayor, por ejemplo en
Galicia. Una alteración de los patrones de circulación en la superficie del océano Atlántico
norte, corriente del Golfo, podría provocar un enfriamiento en Europa.
Alcanza una profundidad de unos 100 m y una anchura de más de 1000 km en gran parte de
su larga trayectoria. Se desplaza a 1,8 m/s aproximadamente y su caudal es enorme: unos
80 millones de m³/s. En el estrecho que separa Florida de las Bahamas y Cuba, la corriente
del Golfo tiene una anchura máxima de 80 km y una profundidad de 640 metros. En la
superficie, la temperatura es de 25 °C y la corriente circula a una velocidad media de 5
km/día. Más hacia el norte, la corriente se ensancha gradualmente y alcanza
aproximadamente los 480 km de ancho frente a las costas de Nueva York. Entre la corriente
y la costa noreste de los Estados Unidos se encuentra una zona de aguas más frías, que
algunas veces se llama el frente polar o “muro frío”.
Al sur de los Grandes Bancos, la corriente se encuentra y se mezcla con la corriente del
Labrador, más fría, formando numerosos remolinos. Desde este punto, la corriente, se
mueve hacia el noreste cruzando el océano, a una velocidad de aproximadamente 8 km/día
con vientos predominantes del suroeste. Más adelante, la corriente se divide en varias ramas,
entre las que destacan la corriente central, que alcanza las costas de Europa para
posteriormente virar al norte; un brazo norte, la corriente de Irminger, que alcanza las costas
sur y occidental de Islandia; y un brazo sur, que primero pasa por las Azores y, luego, por
las islas Canarias.
El origen de la corriente del Golfo son dos corrientes ecuatoriales, la corriente ecuatorial del
norte, que fluye hacia el oeste a lo largo del trópico de Cáncer, y la corriente ecuatorial del
sur, que fluye desde las costas del suroeste africano hacia Sudamérica y luego hacia el norte
hasta el Caribe. La fusión de estas dos corrientes con una cierta cantidad de agua del golfo
de México forma la corriente del Golfo.
El descubrimiento por parte de los europeos de la corriente del Golfo data de 1513, año de
la expedición de Juan Ponce de León (1465-1521). A partir de dicha fecha fue ampliamente
utilizada por los barcos españoles en su viaje de vuelta del Caribe a España. El primero que
publicó descripciones detalladas y mapas de la corriente del Golfo en detalle fue el filósofo,
político y científico estadounidense Benjamín Franklin (1706-1790) en su obra de 1786
Sundry Maritime Observations.
Corriente de Humboldt o Corriente del Perú
La Corriente de Humboldt o Corriente de Perú es una corriente oceánica fría que fluye en
dirección norte a lo largo de la costa occidental de Sudamérica; también se la conoce como
corriente Peruana o del Perú. Fue descubierta en 1800 por el naturalista y explorador alemán
Alexander von Humboldt (1769-1859), que la describe en su obra Viaje a las regiones
equinocciales del Nuevo Continente (1799-1804). Humboldt hizo mediciones de la
temperatura de la zona oriental del océano Pacífico frente a las costas de Callao (Perú).
Esta corriente se debe a los efectos combinados del movimiento de rotación de la Tierra y
de la fuerza centrífuga de las aguas oceánicas en la zona ecuatorial. Junto con la Corriente
del Golfo, la corriente de Humboldt es una de las más importantes del mundo y ejerce
influencia determinante sobre el clima de la costa peruana con cielos cubiertos de neblinas,
ausencia de lluvias y temperaturas templadas durante el invierno. Por la latitud, el clima
debería corresponder a la zona intertropical; pero las aguas frías enfrían a su vez a la
atmósfera. Corre desde la isla de Chiloé (Chile) hacia el norte, pero principalmente a lo largo
del litoral peruano provocando la anomalía térmica detectada por Humboldt, que consiste
en una temperatura media de las aguas inusualmente baja para regiones de latitudes
intertropicales y subtropicales.
Esta inversión térmica tiene efectos que caracterizan el clima de las regiones litorales en
contacto con la corriente: la alteración drástica del régimen subtropical de lluvias, creando
una faja de arenales y desiertos costeros fríos, como el Desierto de Atacama. Asimismo, las
aguas antárticas transportan una densidad extraordinaria de plancton, convirtiendo a las
aguas atravesadas por la corriente en uno de los más importantes caladeros pesqueros del
planeta y a la corriente misma en uno de los principales recursos económicos de Chile y del
Perú. Esta corriente se forma frente a las costas de Chile, Perú y Ecuador debido a que los
vientos reinantes que soplan paralelos a la costa arrastran el agua caliente de la superficie.
Por este motivo, la temperatura de estas aguas es entre 5 y 10 ºC más fría de lo que debería
ser, incluso en las proximidades del ecuador.
Hay ocasiones en las que esta corriente no llega a emerger y los vientos del norte llevan
aguas calientes hacia el sur. Cuando esto sucede, una corriente cálida, que se conoce con el
nombre de El Niño, reemplaza a la habitual corriente de Humboldt. El Niño constituye una
extensión de la corriente ecuatorial y provoca un ascenso de la temperatura de las aguas
superficiales de unos 10 °C. Esto supone una disminución del plancton que se desarrolla en
la corriente más fría y, por consiguiente, una catástrofe para la industria pesquera y para la
supervivencia de las aves marinas de la zona.
La Corriente Ecuatorial. La Corriente Ecuatorial es una corriente oceánica superficial que
fluye por las regiones ecuatoriales, tanto del Atlántico como del Pacífico. Se distinguen tres
corrientes ecuatoriales: la ecuatorial del Norte (o Norte ecuatorial), que se desplaza hacia el
oeste en el hemisferio norte; la corriente ecuatorial del Sur (o Sur ecuatorial), que circula en
la misma dirección pero en el hemisferio sur; y la contracorriente ecuatorial, que fluye hacia
el este entre ambas.
Otra corriente oceánica, la atlántica del Norte, provocada por los Vientos Alisios del noreste;
se divide en dos ramas al alcanzar el archipiélago de las Antillas: una se adentra en el golfo
de México, mientras que la otra bordea las islas por el norte. La del sur también se bifurca
en las inmediaciones del cabo brasileño de São Roque (Rio Grande do Norte); un ramal
circula en dirección noroeste, reforzando la corriente Norte ecuatorial, y el otro ramal adopta
una inflexión hacia el sur, descendiendo por el litoral brasileño. Tras el descubrimiento del
Nuevo Mundo, las corrientes ecuatoriales del Atlántico jugaron un papel determinante en la
navegación a América desde el continente europeo al facilitar mucho los desplazamientos.
Corriente de El Niño
El nombre de "El Niño" se debe a pescadores del puerto de Paita al norte de Perú que
observaron que las aguas del sistema de Corrientes Peruana o Corriente de Humboldt, que
corre de sur a norte frente a las costas de Perú y Chile, se calentaban en la época de las
fiestas navideñas y los cardúmenes o bancos de peces huían hacia el sur, debido a una
corriente caliente procedente del Golfo de Guayaquil (Ecuador). A este fenómeno le dieron
el nombre de Corriente de El Niño, por su asociación con la época de la Navidad y el Niño
Jesús. El nombre científico del fenómeno es Oscilación del Sur El Niño (El Niño-Southern
Oscillation, ENSO, por sus siglas en inglés). Es un fenómeno explicado por el movimiento
de rotación terrestre. Una fluctuación en la presión del aire, acompañada de viento en el
Pacífico meridional, hace que el fenómeno se conozca como la Oscilación Meridional de El
Niño (OMEN).
El Niño es un fenómeno climático global, erráticamente cíclico (Strahler habla de ciclos
entre tres y ocho años), que consiste en un cambio en los patrones de movimiento de las
corrientes marinas en la zona intertropical provocando, en consecuencia, una superposición
de aguas cálidas procedentes de la zona del hemisferio norte inmediatamente al norte del
ecuador sobre las aguas de emersión muy frías que caracterizan la corriente de Humboldt o
del Perú; esta situación provoca estragos a escala mundial debido a las intensas lluvias,
afectando principalmente a América del Sur, tanto en las costas atlánticas como en las del
Pacífico. Las alteraciones climáticas provocadas por este fenómeno se producen cuando las
corrientes oceánicas son lo suficientemente cálidas y persistentes como para ocasionar la
inversión de las condiciones normales de temperatura del Pacífico oriental y occidental.
Normalmente, las aguas del Pacífico occidental tropical son cálidas, con temperaturas de
más de 10 °C, es decir, más altas que las de las aguas orientales de las costas de Perú y
Ecuador. La presión del aire es bastante baja sobre las aguas más cálidas. La humedad
relativa del aire se eleva en la región, generando nubes y fuertes lluvias, muy características
del Sureste asiático, Nueva Guinea y el norte de Australia. En el Pacífico oriental el agua es
fría y la presión del aire es alta, lo que provoca las condiciones climáticas típicamente áridas
de la zona costera de Sudamérica. Los vientos alisios soplan de este a oeste, desplazando así
las aguas cálidas de la superficie hacia el oeste, y permiten que aflore el agua fría profunda
a las capas más superficiales. Cuando esto ocurre, el tiempo atmosférico presente en el
Pacífico oeste, generalmente húmedo, se desplaza hacia el este, y las condiciones
meteorológicas de carácter seco, comunes en el este, se dan en el oeste, lo que provoca
fuertes lluvias en Sudamérica y puede a la vez motivar sequías en el Sureste asiático, India
y sur de África, además de generar cambios meteorológicos en extensas regiones de
América del Norte. La situación se hizo aún más complicada con las alteraciones
atmosféricas desencadenadas desde 1982 por la erupción del volcán mexicano Chichón, que
a veces prolongan el movimiento de la corriente hacia el sur.
Fig. 46: Ilustración de la corriente de Humboldt y la corriente de El Niño.
Las alteraciones provocadas por la corriente de “El Niño” entre 1983 y 1984 y entre 1997 y
1998 fueron las más catastróficas de las ocurridas en el siglo XX.
Fig. 47: Estas fotos ilustran las inundaciones ocurridas en las ciudades piuranas, (derecha: en el
campo) e (izquierda: en la ciudad) durante el “Fenómeno de El Niño”, en fenómenos pasados, como
el de 1998.
Clasificaciones Climáticas Mundiales
Time-Life (1997) explica que en 1900 el climatólogo alemán Wladimir Koppen, clasificó
los climas del mundo en cinco tipos, con base a la temperatura, la lluvia y la evaporación de
la atmósfera; así como la latitud, principal factor que condiciona la cantidad de radiación
que incide sobre la tierra.
Cuadro de Clasificación de climas según Koppen:
TIPO
Cualidad
Climas lluviosos tropicales (espacio
A
entre trópicos a 23.5° Latitudes Norte y
Sur
Climas secos (espacio definido por las
B
zonas de alta presión a los 30° latitudes
N y S.
Climas templados y húmedos (espacio
C
definido por zonas de baja presión a 60°
latitudes Norte y Sur).
D
Climas Boreales o de nieve y bosque
(espacio definido por: 90° <latitudes
<60° Norte y Sur.
E
Cantidad
Temperatura promedio del mes
más frío superior a 18°C
Evaporación € excede a la
precipitación (P). Siempre se
presenta déficit hídrico (P<E).
Temperatura media del mes más
frío menor de 18°C y superior a 3°C.
Temperatura media del mes más
frío menor de 18° y superior a -3°
y la del mes más cálido superior a
10°C.
Climas polares o de nieves (espacio Temperatura media del mes más
determinado por latitudes 90° Latitudes cálido inferior a 0°C.
Norte y Sur).
Fig.48: Distribución espacial de climas según Koppen
1.
TIPOS DE CLIMA EN ZONA CÁLIDA. La zona cálida es el área intertropical
(rayos solares perpendiculares durante todo el año).
1.1. El movimiento estacional de las altas presiones subtropicales y las bajas
ecuatoriales explica los tres tipos de clima que encontramos en la zona
(Ecuatorial, Tropical y Desértico). Todo el sistema se desplaza estacionalmente:
hacia el norte en el verano del hemisferio sur y hacia el sur en el invierno del
hemisferio sur.
1.2. Como consecuencia, se determinan tres tipos de clima.
1.3. En la zona próxima al ecuador, donde actúan todo el año las bajas presiones
ecuatoriales, encontramos un clima cálido y húmedo todo el año
(ECUATORIAL); En las zonas próximas a las altas presiones subtropicales, el
clima es cálido y seco todo el año (DESÉRTICO); Y, en las zonas intermedias
que están afectadas una parte del año por las altas presiones y otra parte, por las
bajas, el clima tiene una estación seca y otra húmeda (TROPICAL).
2.
TIPOS DE CLIMA EN ZONA TEMPLADA
En la zona templada, predomina la circulación del oeste, por lo cual las fachadas oeste
de los continentes son más húmedas y presentan una menor amplitud térmica.
2.1. Asimismo, y desde el punto de vista de la latitud, podemos dividir la zona en dos
subzonas: por encima de los 40º Norte o Sur, nos encontramos con una subzona
“templada fría”; por debajo de los 40º Norte o Sur, nos encontramos con una
subzona “templada cálida”.
2.2. Por otra parte, en esta zona se produce la incidencia del Frente Polar. Un frente es
la superficie de contacto entre dos masas de aire de características distintas, en
este caso entre la Masa de Aire Polar y la Masa de Aire tropical. El frente se
desplaza de oeste a este y coincide con la banda de bajas presiones existente en
las latitudes medias (entre las altas presiones polares y las altas presiones
subtropicales). Se desplaza al norte en verano y al sur en invierno, lo que explica
muchas cuestiones de la dinámica atmosférica y de la pluviosidad en esta zona.
Por ejemplo, su desplazamiento hacia el norte en verano explica la estación seca
de los climas mediterráneos, que se localizan en la zona templado-cálida y, por
tanto, no reciben la acción de las borrascas asociadas al Frente Polar durante dicha
estación, diferenciándose así de los climas oceánicos.
Combinando esos factores (CIRCULACIÓN DEL OESTE, FRENTE POLAR Y DIVISIÓN
LATITUDINAL), y añadiéndoles la CONTINENTALIDAD, podemos dividir la zona
templada en cuatro cuadrantes que nos explican los cuatro tipos de clima existentes en la
misma: OCEÁNICO, MEDITERRÁNEO, CONTINENTAL Y SUBTROPICAL TIPO
CHINO.
3.
TIPOS DE CLIMA EN ZONA FRIA. En la zona fría, los rayos solares inciden paralelos durante
todo el año. Comprende las áreas próximas a cada uno de los polos.
3.1. Las temperaturas están casi todo el año por debajo de 0º; sólo en verano adquieren valores
positivos, que no suelen sobrepasar los 4ºC. Las precipitaciones son escasas.
3.2. Una variante azonal de este clima es el CLIMA DE MONTAÑA.
Fig. 49: El movimiento de traslación produce la existencia de una zona cálida intertropical, dos zonas
templadas y dos zonas frías, tal y como se puede observar en la imagen.
LOS CLIMOGRAMAS.
Son gráficos en los que se representa la evolución de las temperaturas y precipitaciones de
un lugar durante un año, con datos medios correspondientes a un período de 20 ó 30 años.
Las temperaturas se representan mediante una curva y las precipitaciones mediante barras.
La particularidad de este tipo de gráfico es la relación entre ambas variables: si la escala de
precipitaciones (a la derecha) se hace al doble que la de temperaturas (izquierda), estamos
aplicando un índice de aridez según el cual es árido, o seco, aquel mes en el que las
precipitaciones en litros por metro cuadrado o milímetros no superen el doble de las
temperaturas en grados centígrados; como consecuencia, cualquier mes en el que la barra
de precipitaciones quede por debajo de la curva de temperaturas es árido o seco. Ello nos
permite determinar con facilidad la existencia de estación seca y su duración, dato muy
importante para saber de qué tipo de clima se trata.
CLIMA CONTINENTAL


Máximo pluviométrico en
verano
Verano cálido, invierno
frío a muy frío.
Fig. 50: Ejemplo de climograma.
SEGUNDA PARTE: LA BIOCENOSIS
Fig. 51: Mapa conceptual que ilustra la estructura y organización de la Biocenosis.
Los componentes bióticos son todos los organismos de un ecosistema que sobreviven, es
decir, los que tienen vida. Pueden referirse a la flora, la fauna, los humanos de un lugar y
sus interacciones. Los individuos deben tener comportamiento y características fisiológicas
específicas que permitan su supervivencia y su reproducción en un ambiente definido. La
condición de compartir un ambiente engendra una competencia entre las especies, dada por
el alimento, el espacio, etc.
En el ecosistema existen dos clases de organismos; un grupo de organismos productores o
autótrofos; es decir, los que elaboran sus nutrientes, a partir de compuestos inorgánicos
obtenidos del ambiente; son las plantas verdes y algunos microorganismos. Todos los demás
organismos del ecosistema son consumidores o heterótrofos; ellos no pueden sintetizar sus
nutrientes orgánicos necesarios y los obtienen alimentándose con los tejidos de los
productores o de otros consumidores.
Hay varias clases de consumidores, dependiendo de sus fuentes alimentarias:
 Consumidores primarios (herbívoros) se alimentan directamente de los vegetales.
 Consumidores secundarios (carnívoros) se alimentan solo de los consumidores
primarios.
 Consumidores terciarios, solo se alimentan de animales que devoran otros animales.
 Consumidores omnívoros (comedores de todo), consumen vegetales y animales, por
ejemplo los cerdos, las ratas los zorros, los humanos, etc.
 Detritívoros (degradadores y comedores de detritos), viven de os detritos, partes de
organismos muertos y fragmentos desprendidos y deshechos de los organismos vivos.
LAS POBLACIONES: DINAMICA POBLACIONAL
Definición de población.
Una población es un conjunto de individuos de la misma especie que viven en un mismo
ambiente geográfico y un tiempo determinado. Emplearemos la definición biológica que
dice: una especie es un conjunto de poblaciones que pueden reproducirse entre sí y generar
una descendencia viable.
Dinámica de poblaciones.
La ecología de poblaciones considera tanto el número de individuos de una especie en
particular que se encuentran en un mismo lugar geográfico y la dinámica de esa población,
es decir, como el número de individuos crece y disminuye a lo largo del tiempo.
Debido a que el tamaño de una población medido como el número de individuos en un
momento dado no es un valor constante, su estudio se encierra bajo los conceptos de
dinámica newtoniana y matematizada, en otras palabras lo que se denomina como dinámica
de poblaciones. Los ecólogos de poblaciones intentan determinar procesos que son comunes
a todas las poblaciones y por lo tanto inducibles en leyes matemáticas generales. Ellos
estudian como las poblaciones interactúan con otros individuos de su misma especie y con
su medioambiente, lo cual genera relaciones que no son perceptibles en un solo individuo
aislado. La propiedad más importante que emerge de estas interacciones es la capacidad de
evolucionar.
Tipos de población. Según las relaciones que se pueden dar entre los individuos que
integran las poblaciones, éstas se pueden clasificar en varios tipos:
a. Poblaciones familiares, son
aquellas en que la unión entre los
individuos que la componen se da
por el parentesco entre ellos. Se
originan en una pareja de distinto
sexo que se reproduce y genera
una descendencia más o menos
numerosa.
Fig. 52: Ejemplo de agrupaciones
familiares.
b. Poblaciones gregarias. Son
aquellas formadas por transporte
pasivo o por la movilización de
individuos emparentados entre sí y que
se movilizan juntos. Por ejemplo los
bancos de peces (sardinas, atún,
anchoveta, etc.); las bandadas de aves
migratorias (gansos canadienses,
golondrinas, chorlitos, etc.); manadas
de mamíferos (renos, ñus, búfalos, etc.)
y los insectos (langosta migratoria,
mariposa monarca, etc.). Este vínculo
no siempre es permanente y se produce
con un solo fin, como puede ser la
migración, defensa mutual o la
búsqueda de alimento.
Fig. 53: Ejemplos de migraciones gregarias
orientadas por la búsqueda de alimentos.
c.
Poblaciones
Estatales.
Estas
poblaciones se caracterizan por la división
y especialización del trabajo entre sus
miembros y que los hace imposible la vida
en forma aislada. Ejemplos de esto son los
insectos sociales (hormigas, termitas y
abejas).
Fig. 54: Ejemplo de Poblaciones Estatales,
insectos sociales; la población está organizada
en: La reina, las obreras, los soldados y los
zánganos.
Características de la población
Existen ciertos atributos propios de los organismos en su organización en poblaciones, que
no se presentan en cada uno de los individuos aislados, estas características o propiedades
permiten definir a las distintas poblaciones.
1.
Potencial Biótico. Se refiere a la máxima capacidad que poseen los individuos de una
población para reproducirse en condiciones óptimas, asimismo, este factor es inherente
a la especie y representa la capacidad máxima reproductiva de las hembras contando
con una óptima disponibilidad de recursos.
2.
Resistencia ambiental. Se refiere al conjunto de factores que impiden a una población
alcanzar el potencial biótico; además estos factores pueden ser tanto bióticos como
abióticos y regulan la capacidad reproductiva de una población de manera limitante.
Por otro lado, pueden representar tanto recursos (como agua, refugio, alimento) como
la interacción con otras poblaciones.
Fig. 55: Potencial biótico Vs. Resistencia ambiental y el incremento poblacional de una especie.
3.
Patrones de crecimiento. Se refiere al tipo de gráfica que representa la tasa de
crecimiento de una población, en ella se puede encontrar curvas de crecimiento
sigmoideo, exponencial o decreciente, determinadas tanto por el potencial biótico en
su interacción con la resistencia ambiental; como con la capacidad de carga que
representa la cantidad promedio de individuos que coexisten cuando la curva de
crecimiento se encuentra en la fase de equilibrio. También se define, como la capacidad
de carga como el número máximo de individuos que un medio determinado puede
soportar.
Factores que influyen en la Dinámica de la Población
1.
Densidad. Se refiere al número de individuos por unidad de superficie o volumen,
dependiendo del ecosistema del que se hable; ejemplo: Si en una hectárea se encuentra
20 venados, y más adelante en otra hectárea se encuentran 50; la primera población
tendrá menor densidad que la segunda. Por otro lado, se puede estudiar dos tipos de
densidades:
a.
Densidad bruta, se refiere a la biomasa por unidad de espacio total.
b.
Densidad Ecológica, es la biomasa por la unidad de espacio habitable. Por
ejemplo, una población de venados en un espacio determinado donde hay una
laguna, se debe descontar la superficie del cuerpo de agua, puesto que allí el
venado no puede habitar.
Fórmula para calcular la densidad de una población:
2.
Natalidad. Es el número de individuos de una población que nacen en un área y en un
tiempo determinado; esta puede ser positiva o negativa. Se conoce dos tipos detasa de
natalidad.
a.
Natalidad Máxima: es una medida teórica que se refiere al número de individuos
producidos en condiciones ideales. Como medida teórica, es constante en una
población ya que no depende del ambiente.
b.
Natalidad Ecológica: Es el número de individuos producidos en condiciones
reales. Dado que se obtiene con números reales, depende del ambiente y, por lo
tanto, es variable; además, depende también de las condiciones en que se
encuentra la población.
Fig. 56: Natalidad son los nacimientos de diferentes especies de animales.
Fórmula para determinar la tasa de natalidad de una población:
3.
Mortalidad. Es el número de individuos que muren en una población, en un tiempo y
área determinada. Además, se pueden estudiar dos tipos:
a)
Mortalidad mínima. Es la pérdida de individuos en condiciones ideales; por lo
tanto es una constante característica para la población.
b)
Mortalidad Ecológica. Es la pérdida de individuos en condiciones reales; de
forma que varía de acuerdo con la variación de la población; cabe destacar, que
aquí los factores como la depredación y las enfermedades tienen una notable
importancia.
Fig. 57: El Fenómeno de “el Niño”, genera problemas severos sobre la vida marina.
Fórmula para determinar la tasa de mortalidad de una población:
4.
Tasa de Crecimiento. Es la tasa o índice que expresa el crecimiento o decrecimiento
de la población de un determinado territorio durante un periodo establecido.
Dónde: - AD = diferencia de individuos y, AT=diferencia del tiempo.
Nota: Primero, las diferencias se restan y el resultado se divide.
5.
Migraciones. Las migraciones son aquellos procesos que implican movimientos de
toda la población o de una parte de la misma de un ecosistema a otro en un tiempo
dado. Por lo general las migraciones son estacionales, es decir que los animales se
mueven según las estaciones del año (primavera, verano, otoño o invierno).
Fig. 58: Vuelo migratorio horizontal de flamencos de los Andes Sudamericanos hacia el África.
Las migraciones pueden ser inmigraciones (cuando el tamaño de la población aumenta
por la llegada de nuevos individuos) o emigraciones (cuando el tamaño de la población
disminuye por la partida de individuos).
a.
Inmigración. Es el proceso mediante el cual un grupo de individuos ingresan en
una población, en un momento dado y en un área específica.
b.
Emigración. Es el proceso mediante el cual un grupo de individuos salen de una
población en un momento dado y en un área específica. Su fórmula es la siguiente:
Fig. 59: Emigración de pingüinos hembras, en busca de comida, durante la migración por
reproducción.
Es importante tener en cuenta las migraciones a la hora de estimar el número de individuos
de una población porque se pueden cometer errores graves. Por ejemplo si se quiere estimar
la población de pingüinos (Spheniscus magellanicus), hay que saber que estos llegan a las
costas de la Patagonia a nidificar a fines del invierno y se pueden contar de a millones en
octubre-noviembre, pero a mediados del otoño, se produce una gran emigración, quedando
las costas vacías. Si el muestreo se hace en junio, el tamaño poblacional será muy distinto
si se lo hace en diciembre. Es por ello que los estudios se hacen a lo largo de por los menos
un año, para ver efectivamente las variaciones estacionales que ocurren en el ecosistema.
Importancia económica del estudio de las poblaciones. Debido a que la propiedad más
importante de la ecología de poblaciones es la evolución, en este tema se estudian una gran
cantidad de fenómenos relacionados con esta, como el éxito reproductivo, la aptitud
darwiniana, la extinción, la genética de poblaciones y la relación con la comunidad y el
ecosistema.
En otras palabras, la dinámica de poblaciones en la actualidad es básicamente teoría de la
evolución aplicada, y sus aplicaciones poseen todo el espectro de labores humanas que
involucren poblaciones de seres vivos, lo cual incluye al ser humano mismo.
Ejemplos de aplicaciones de la dinámica de poblaciones son: el cuidado forestal, la
agricultura, la ganadería, la protección del medioambiente entre otras. Dos procesos
generales que siempre deben evitarse en el incremento de la población, como “plagas y
epidemias” o de disminución de la población, “declinación y extinción”.
Tamaño de la población. El concepto de tamaño de población y la posibilidad de comparar
diferentes poblaciones es solo significativo si es posible determinar las fronteras geográficas
entre las cuales la población se disminuye.
Existe una diferencia entre tener 100 individuos por dos unidades de territorio a tener 100
individuos en media unidad de territorio, esto es porque el territorio posee recursos
limitados, y los individuos agrupados en territorios muy densos pueden experimentar
presiones y estrés mucho mayor. En otras palabras, el tamaño poblacional no significa nada
en sí mismo, y para ser empleados es necesario conocer el tamaño del territorio y esto debe
hacerse mediante la determinación de las fronteras territoriales como los accidentes
geográficos entre los que podemos encontrar: ríos, océanos, montañas, abismos entre otros.
Las fronteras de un territorio pueden cambiar debido a eventos estacionales “como las
estaciones, el calentamiento global, o los efectos del niño o de la niña”; o por fenómenos
catastróficos como incendios, inundaciones, terremotos o huracanes.
Patrones de dispersión. La variable que influye en las poblaciones es el modo en que cada
individuo se distribuye al interior de las fronteras de un área geográfica. Esto depende en
última instancia de las interacciones entre los individuos, siendo estas cohesivas o
competitivas. Una especie cuyos individuos se relacionan de forma positive tienden a ser
altamente cohesivos y distribuirse en grupos o conglomerados al interior de un territorio, un
ejemplo de esto serían las abejas. Especies que son altamente competitivas pueden
adueñarse de territorios amplios, y mantener a otros individuos de la misma especie alejadas
la mayor parte del tiempo como en el caso de los tigres. De lo anterior se deduce que los
patrones de dispersión son una variable que emerge de las relaciones internas de la
población, es decir, del modo en que los individuos de una población se relacionan entre sí.
Dispersión al azar.
La dispersión al azar se da cuando los individuos
de una población se organizan de una forma que
carece de un patrón reconocible. Lo anterior
implica que las interacciones entre los individuos
de la especie no afectan a los demás individuos de
la misma especie. Este presupuesto teórico es tan
antinatural que de hecho explica la razón por la cual
nunca o casi nunca ha sido posible encontrar un
ejemplo de distribución aleatoria en la naturaleza,
Fig. 60: Una distribución teórica e
de hecho muchos ecólogos dudan de su existencia.
hipotética.
La razón de esto es que los miembros de las especies siempre experimentan algún tipo de
interacción, sea esta positive o negativa, Adicionalmente aun cuando no interactúan con
otros individuos de su especie otras relaciones como las de la comunidad (depredación,
simbiosis entre otras), o con el ecosistema (disponibilidad de luz, de agua entre otros) harían
que la distribución adquiera algún tipo de patrón no aleatorio.
Dispersión agrupada. La distribución agrupada o de agregación se da cuando los
individuos se organizan en conglomerados o parches al interior de su región de distribución
geográfica.
Dos son las principales causas para estos patrones de distribución.

La primera es mediante interacciones positivas entre los individuos de la misma
especie, los cuales experimentan cooperación o protección mutua. Por ejemplo, los
cardúmenes de peces que avanzan en grupo para defenderse de sus depredadores; en
las migraciones de búfalos en busca de zonas de pastoreo durante el verano, lo hacen
agrupados para defenderse de los depredadores que los acechan. También, los espinos
de rosas que generan una defensa infranqueable contra los herbívoros, o las
organizaciones de primates altamente colaborativas, entre las que se debe destacar a la
del ser humano.
Fig. 61: Modelo de dispersión agrupada en los peces (cardumen), por la defensa.

La otra razón es que, aun asumiendo que este tipo de distribución sea positiva entre los
individuos de una misma especie, aun sea muy débil, otras interacciones condicionan
la distribución, por ejemplo la disponibilidad de recursos estratégicos, como por
ejemplo la disponibilidad de agua. Si en un ecosistema escasea el agua, la población se
agrupará en las pocas zonas donde el agua esté disponible, generando de esta manera,
el patrón de dispersión agrupada.
Dispersión uniforme. El patrón de dispersión uniforme se genera debido a la competencia
severa entre los individuos en un área geográfica limitada. Este patrón depende de que el
tamaño del territorio en el cual pueden distribuirse los individuos es limitado, si los
individuos compartieran dicho territorio, los recursos no serían suficientes para soportar a
todos vivos.
Los mecanismos de competencia entre una misma especie son muy salvajes, en plantas y
otras formas de vida dependen de la producción de compuestos químicos y toxinas que
eliminan a los competidores; por ejemplo los bosques de pinos, al interior del bosque no
crecen pastos. La limitación mecánica a la invasión del territorio y en lo que nos es más
evidente a simple vista, es el combate directo.
Fig. 62: En la naturaleza, estas formas de distribución son poco frecuentes; pero si en los cultivos
realizados por el hombre, son los más frecuentes.
Factores que regulan el tamaño de una población
Al representar gráficamente la velocidad de crecimiento de una población, resulta una curva
en la que distinguimos dos fases: una primera de crecimiento lento (a) que se corresponde
con el establecimiento de la población en el ecosistema; y una segunda de aumento
exponencial (b). Si la población continuara creciendo siempre al mismo ritmo, terminaría
cubriendo toda la superficie del planeta, pero esto nunca ocurre. Conforme aumenta el
número de individuos, la competencia intraespecífica es mayor, por lo que empiezan a
escasear el espacio y el alimento, y la población crece cada vez más lentamente hasta que
se estabiliza en torno a un valor máximo. A este valor se le denomina K o límite de carga
del sistema.
Cuando una población alcanza este nivel, tiende a conservar su tamaño más o menos
constante, pero esto depende tanto de factores internos como de factores externos a la
propia población. Los factores internos son los que dependen de la densidad. En algunas
especies, el aumento de la densidad desencadena cambios fisiológicos que hacen que
disminuya la actividad reproductora. Por ejemplo, las gaviotas que no consiguen dominar
un territorio en los lugares de cría, no se acoplan ni ponen huevos.
Fig. 63: Modelos de curvas de crecimiento poblacional.
También se ha comprobado experimentalmente que, en las poblaciones de ratas, los
individuos de esta especie terminan practicando el canibalismo con sus propias crías si no
disponen de espacio suficiente en relación con la densidad de la población, aunque se les
suministre todo el alimento necesario. Los recursos alimenticios, las enfermedades
infecciosas y parasitarias y la acción de los depredadores son también factores dependientes
de la densidad.
Los factores externos, aquellos que no dependen de la densidad, producen una gran
mortalidad, independientemente del número de individuos que haya inicialmente. Se les
llama también factores estructurantes, porque rompen la estructura del ecosistema sobre el
que actúan. Podríamos citar cualquier catástrofe, ya sea natural (sequías, inundaciones,
erupciones volcánicas, etc.) o inducida por el hombre incendios, mareas negras, etc.).
Las fluctuaciones en el crecimiento poblacional
A lo largo de la historia a menudo ha habido poblaciones humanas que se han encontrado
en situación de rebasamiento. La respuesta más común ha sido la emigración. La historia
antigua, hasta los mayas, está abarrotada de abandonos de asentamientos urbanos cuando su
entorno se degradaba hasta hacer insostenible su población. Hay fuertes indicios de que
tanto las invasiones de los Pueblos del Mar en la Edad de Bronce tardía, como las invasiones
bárbaras que dieron comienzo a la Edad Media, fueron en realidad migraciones provocadas
por condiciones de sequía persistente en los alrededores del Mar Negro y en las estepas de
Asia Central respectivamente, que redujeron la capacidad de carga por debajo de la
población.
Sin embargo a menudo ese rebasamiento forma parte de la estrategia ecológica de la especie,
que se reproduce de forma explosiva por encima de su capacidad de carga con regularidad
sufriendo posteriormente un colapso. Igualmente común es que el rebasamiento se
presente cuando la capacidad de carga se ve alterada temporalmente, dado que toda
especie posee el potencial para crecer exponencialmente. Un ejemplo interesante es el
del pinzón terrestre mediano (Geospiza fortis) uno de los famosos pinzones de Darwin de
las Galápagos. La población que habita la pequeña isla de Daphne Mayor, un cono volcánico
de 0,4 km2, fue estudiada exhaustivamente por Peter Grant y col. durante 30 años. Cuando
los investigadores comenzaron el estudio en 1976 había 1200 individuos de G. fortis en la
isla, pero la sequía de 1977 redujo la población a finales de ese año a tan solo 180
ejemplares, una reducción del 85% de la población en tan solo un año. Aunque unos
pocos pájaros pueden haber emigrado a otras islas, la gran mayoría murió de inanición,
debido a que durante la sequía las plantas que producen semillas que constituyen su alimento
principal, no lo hicieron. En 1977 no salió adelante ningún polluelo en la isla. Entre 1977 y
1982 la población del pinzón, que llega a vivir unos diez años, se mantuvo en unos 300
ejemplares.
En 1983 se dieron las condiciones meteorológicas conocidas como El Niño y las
precipitaciones aumentaron unas diez veces la media de años anteriores. Las condiciones
fueron ideales, tanto para la producción de las semillas que constituyen el alimento principal
de los adultos, como de las orugas con las que alimentan a sus polluelos. En consecuencia
la población del pinzón en estudio, aumentó hasta cerca de 1100 individuos, cuadruplicando
su tamaño en un solo año. Dado que los pinzones tienen una puesta de tres huevos eso quiere
decir que ese año esencialmente todas las parejas sacaron adelante todos sus polluelos de
dos puestas, dando lugar a un crecimiento máximo. En 1984 y 85 volvieron a darse
condiciones de sequía extrema y la población volvió a colapsar. Incluso en años posteriores
se podía observar que la mayoría de los ejemplares de la isla habían nacido en el año 1983,
dado el elevado índice de natalidad de ese año.
Al analizar la capacidad de carga de Geospiza fortis en la isla Daphne Mayor nos
encontramos con el problema ya visto de fijar un valor, puesto que en años secos la isla
soporta una población de unos 200-300 ejemplares, mientras que en años húmedos la
capacidad de carga es como mínimo cuatro veces mayor. Sacar una media ponderada no
tiene mucho sentido, y tratar de estimar los años secos y húmedos tampoco. Resulta evidente
que precipitaciones anuales por encima de la media modifican temporalmente al alza la
capacidad de carga, al igual que en otros ecosistemas y con otras especies la modificación
temporal puede ser a la baja. Las poblaciones sencillamente ajustan su número variando sus
índices de natalidad y mortalidad.
Fig. 64: Arriba. Población de pinzones terrestres medianos en Daphne Mayor (en verde), y
pluviosidad (en azul). En los años de alta pluviosidad la población de pinzones se dispara.
Abajo. Distribución de la población de pinzones en porcentaje por la edad de los individuos en años.
Se observa la ausencia de ejemplares nacidos en los años de sequía. (a) Población en 1983. La
distribución es regular excepto por la ausencia de individuos nacidos en 1977, cuando los pinzones
no nidificaron. (b) Población en 1987. Sigue faltando la generación de 1977, mientras la población
está completamente dominada por la generación de 1983 con abundantes lluvias. Las sequias de 1984
y 1985 no solo han prevenido la reproducción, sino que han reducido el número de supervivientes de
los demás años. Fuente: Molles, Ecology: Concepts and Applications, 6ª Ed. 2012.
Desde un punto de vista poblacional a los pinzones no les interesa multiplicarse por cuatro
en los años húmedos puesto que eso exacerba la competencia al siguiente año y conduce a
una mortalidad aún mayor, que se distribuye entre toda la población reduciendo
innecesariamente el número de individuos totales. Desde un punto de vista individual, a
cada pinzón le interesa tener el mayor número de descendientes posibles para maximizar las
posibilidades de que alguno sobreviva a la hecatombe. Podemos ver que el conflicto se
resuelve evolutivamente a favor del máximo rebasamiento posible aún a costa de la peor
mortandad posterior posible.
Puesto que el ritmo de crecimiento está descendiendo de forma natural, en el caso de no
intervenir ningún factor nuevo la población humana de la Tierra alcanzaría su máximo algo
por encima de los 10 mil millones de personas hacia 2062 según las Naciones Unidas. Este
es el tamaño del problema. Las probabilidades de que este problema se aborde de forma
política antes de 2062 son muy bajas. Las campañas políticas para reducir el crecimiento de
la población humana se están reduciendo, no aumentando. La más efectiva de todas, la
política china de un hijo por pareja se está relajando y ya solo un tercio de la población está
sujeta a esta limitación (Fuente: The Australian).
Fig. 65 Crecimiento de la población mundial y ritmo de crecimiento con estimaciones hasta 2050.
Fuente: http://www.worldometers.info/world-population/
ESTRATEGIAS DE REPRODUCCIÓN R i K
No todas las especies tienen la misma capacidad de dispersarse, ni la misma habilidad
competitiva. Las especies que presentan una estrategia “r” tiene una tasa de crecimiento per
cápita, sin embargo su habilidad competitiva es muy baja, por lo cual pueden colonizar
fácilmente un ambiente, pero no pueden permanecer mucho tiempo en él ya que son
rápidamente desplazadas por especies cuya estrategia es “k”, estas especies presentan un
crecimiento poblacional más lento, sin embargo su habilidad competitiva es mucho mayor.
Las estrategias k i r se relacionan de manera muy estrecha con la estrategia reproductiva, la
selección del hábitat y la habilidad para dispersarse.
Los científicos han identificado dos estrategias distintas para la reproducción de especies.
Algunos organismos utilizan lo que se define como la estrategia r, y otros la estrategia k,
donde las letras r y k provienen de los símbolos utilizados para representar la rapidez de
reproducción ® y la capacidad de acarreo (k). Los organismos que se reproducen mediante
la estrategia r son organismos pequeños que alcanzan la madurez en poco tiempo, tienen
periodos de vida cortos, tienen crías numerosas (muchas de las cuales no logran llegar a la
adultez), dedican poca o ninguna energía a la crianza de los más jóvenes de la especie, no
cuentan con mecanismos para limitar su reproducción a la capacidad de acarreo de su
hábitat, y tienden a ser oportunistas invadiendo nuevas áreas y adaptándose a las mismas
con facilidad. En este grupo se encuentran la mayoría de los insectos, las plantas que se
reproducen por esporas, las tortugas, los sapos y los conejos. La población de estas especies
consideradas estrategas r, depende mayormente de la rapidez con que se reproducen, y no
de la capacidad de acarreo del hábitat. Las mismas sirven por lo general de fuente de
alimento para las especies consideradas como estrategas k. Los estrategas k, por otra parte,
son más grandes, maduran muy lentamente, tienden a vivir por un periodo de tiempo mayor,
sus crías son más resistentes a enfermedades, tienen crías poco numerosas, dedican tiempo
y energía a la crianza de los más pequeños, poseen mecanismos para limitar su reproducción
y ajustarla a la capacidad de acarreo de su hábitat, y se mantienen en un hábitat en particular
sin invadir los de otras especies. Por su estrecha dependencia en el hábitat, y su poca
facilidad para adaptarse a nuevas situaciones, las especies en peligro de extinción son por lo
general estrategas k. Por el número bajo de especies y la lentitud de su reproducción, los
estrategas k rara vez sirven de fuente principal de alimento para otras especies bajo
condiciones naturales. Entre los estrategas k se encuentra la mayor parte de los mamíferos,
como los elefantes, el ganado y los seres humanos. Ambos tipos de especies tienen controles
que limitan el número de individuos en el hábitat. Los estrategas r se reproducen con rapidez,
pero pocos llegan a la adultez y muchos de los que llegan son depredados por los estrategas
k, lo que también limita su número.
Estrategas r i k
La teoría de selección r/k hipotetiza que las fuerzas evolutivas operan en dos direcciones
diferentes: r o k en relación con la probabilidad de supervivencia de individuos de diferentes
especies de plantas y animales. Estos términos algébricos se derivan de la ecuación
diferencial de Verhulst de la dinámica de poblaciones biológicas.
En donde: r es la tasa de crecimiento de la población
N es el tamaño de la población
K es la capacidad de carga del ambiente.
De acuerdo con la teoría de selección r/k: Algunas especies siguen una estrategia r,
producen numerosos descendientes, cada uno de los cuales posee una probabilidad de
supervivencia baja, y la especie es poco dependiente del futuro de un pequeño número de
individuos. Otras especies con estrategia k invierten gran cantidad de recursos en unos pocos
descendientes, cada uno de los cuales tiene una alta probabilidad de supervivencia, esa
estrategia puede resultar exitosa pero hace a la especie vulnerable respecto a la suerte de un
número de individuos.
Fig. 66: Grupos diversos de organismos y sus estrategias reproductivas alternativas r/k.
Fig. 67: Estrategias reproductivas R=pródigas; alternativas reproductivas k=prudentes.
Etológicas o de
comportamiento
Fig. 68: Mapa conceptual de las adaptaciones.
Las adaptaciones de los animales les permiten poder sobrevivir en un determinado lugar y
multiplicarse. Los animales viven en hábitats que les proporcionan alimento, agua, refugio
y una pareja para sobrevivir y reproducirse. Las adaptaciones tardan muchas generaciones
en manifestarse pues, son producto de la evolución. Las adaptaciones surgen como mutación
de algún gen. Cuando el medio cambia los animales que no logran adaptarse a él mueren y
solo sobreviven los más preparados.
La supervivencia de cada especie va a depender de la capacidad de adaptación que tengan a
los cambios producidos en el medio que lo habitan. El proceso por el que una especie se
condiciona lenta o rápidamente para lograr sobrevivir ante esas modificaciones, se llama
adaptación biológica. Todos los seres vivos han experimentado y experimentan procesos
evolutivos que permiten su adaptación al medio ambiente. A estas adaptaciones
desarrolladas por cada especie, las podemos clasificar en tres grupos: las morfológicas, las
fisiológicas y las etológicas.
Adaptaciones morfológicas. Son los cambios que sufren los organismos en su estructura
externa y que le permiten confundirse con el medio, imitar formas, colores de animales más
peligrosos o contar con estructuras que permiten una mejor adaptación al medio. Los
principales ejemplos de adaptación morfológica son el camuflaje y el mimetismo,
ocasionados por los cambios del ambiente o de hábitat, (Fig. 67: A) camuflaje en saurios y
B) mimetismo en anfibios).
Adaptaciones fisiológicas. Son aquellas que guardan relación con el metabolismo y
funcionamiento interno de diferentes órganos o partes del individuo, es decir, representan
un cambio en el funcionamiento de su organismo para resolver algún problema que se les
presenta en el ambiente (Fig. 68): los ejemplos principales de estas adaptaciones son la
hibernación y la estivación. Como ejemplo de estas adaptaciones, también se centran en los
órganos de los sentidos para proporcionarle al animal una mejor vista u olfato.
Fig. 69, A: Camuflaje en lagartijas.
Fig. 69, B: Mimetismo en anfibios.
Fig. 70: A, los camellos han desarrollado sus jorobas donde almacenan agua, para soportar largas caminatas
en el desierto árido y seco; B, los cactus han reemplazado sus hojas por espinas, para evitar pérdida de agua.
Adaptaciones conductuales. Son aquellas que implican alguna modificación en el
comportamiento de los organismos por diferentes causas como asegurar la reproducción,
buscar alimento, defenderse de sus depredadores (Fig. 68: el lagarto espinoso), trasladarse
periódicamente de un ambiente a otro cuando las condiciones ambientales son desfavorables
para asegurar su subsistencia: los más claros ejemplos de este tipo de adaptación son la
migración y el cortejo.
Fig. 71: A, El lagarto espinoso tiene una glándula ocular llena de sangre, al ser atrapado por su depredador esta
glándula arroja un chorro de sangre y así logra escapar del depredador.
B, Los pingüinos machos se agrupan en torno a los polluelos para mantener una temperatura mayor, que ellos pueden
soportar; solamente así logran sobrevivir en forma masiva.
Adaptaciones al agua. Existen plantas adaptadas a vivir en agua salada del mar, por ejemplo
los manglares, con adaptaciones especiales en sus raíces. Como también existen plantas
adaptadas a vivir en aguas dulces o continentales, por ejemplo las palmeras tropicales o
aguajales.
Fig. 72: A) Planta de Rhyzophora mangle.
72, B) Aguajales de las cochas tropicales.
Adaptaciones a la temperatura. Los animales que viven en lugares de climas cálidos, su
pelo es muy corto para evitar calentamiento; por ejemplo el elefante, tiene grandes orejas
para moverlos como abanicos y con ello refrigerar su sangre; en tanto, otros mamíferos que
habitan en lugares muy fríos, tienen largo y denso pelaje, para guardar el calor corporal, por
ejemplo el búfalo de las tundras. Los lobos marinos, de pelo corto y los lobos árticos de pelo
denso y largo; etc.
Fig. 73: A) Elefante con grandes orejas y pelo muy corto. 73, B) Bisonte de la tundra con largo y denso
pelaje.
DINAMICA DEL ECOSISTEMA: CADENA TROFICA Y FLUJO DE LA
ENERGIA
CADENA TROFICA. Es un proceso de transferencia de sustancias nutritivas a través de
las diferentes especies de una comunidad biológica, en el que cada uno se alimenta del
precedente y es alimento del siguiente; es decir, es la corriente de energía y nutriente que se
establece entre las distintas especies de un ecosistema en relación con su nutrición.
Fig.74: Ilustración de la cadena alimenticia o trófica.
En la naturaleza los seres vivos se encuentran íntimamente correlacionados en lo referente
a la búsqueda de alimentos, protección y reproducción. En los animales existe competencia
por el alimento y muchos deben cuidarse de no ser devorados. En cambio entre las plantas
solo necesitan de agua, luz, suelo rico en minerales y aire. Es por eso que el equilibrio
existente en el medio ambiente está en las relaciones alimenticias. Los alimentos pasan de
un ser a otro en una serie de actividades reiteradas de comer y ser comido. El equilibrio
natural es la interdependencia total de los seres vivos entre sí y con el medio que lo rodea.
El hombre forma parte de este equilibrio y no puede independizarse de él. La cadena
alimenticia es el continuo proceso del paso de alimentos de un ser a otro al comer y ser
comido. La base de la cadena es el mundo inorgánico constituido por: suelo, agua, aire y
energía solar.
La energía en la cadena trófica. En cada traspaso de los alimentos de un eslabón a otro de
la cadena, se pierde una gran proporción de energía (80 a 90%) en forma de calor. Por lo
tanto el número de eslabones es limitado, cuando más corta es la cadena de alimentos; es
decir cuanto más cerca está el organismo del principio de la cadena, tanto mayor es la
energía disponible; existe un continuo fluir de energía capturada por las plantas hacia los
consumidores del primer y segundo orden, se establece así una relación de dependencia
entre las plantas y los animales. La energía radiante del sol capturada por las plantas por la
clorofila y transformada en energía química de alimento es tomada por los animales
herbívoros y éstos sirven de presa a los depredadores o carnívoros y éstos a otros
depredadores.
Al morir sus restos alimentan a los carroñeros y finalmente los organismos desintegradores
descomponen las moléculas orgánicas, se alimentan de una parte y liberan el resto al medio
ambiente. En cada uno de estos niveles el flujo de energía de un organismo a otro es cada
vez menor por que se pierde durante la respiración y en forma de calor. Este flujo se realiza
en un solo sentido. El flujo de energía debe estar en equilibrio, entre los organismos
productores y los consumidores; por ejemplo, sí aumentan los carnívoros (depredadores)
destruyen a los herbívoros, lo que puede ocasionar la muerte de los carnívoros por falta de
alimentos. Si por el contrario, se destruye a los carnívoros, los animales herbívoros
aumentarían demasiado, y destruir totalmente a la vegetación, lo que también ocasionaría
su muerte, por falta de alimento.
La cadena trófica, también llamada “pirámide trófica”, es la representación gráfica por
medio de rectángulos encimados de toda la biomasa de una red alimentaria.
Fig. 75: Representación gráfica por medio de rectángulos encimados de toda la biomasa de la pirámide
trófica.
ESLABONES DE LA CADENA TROFICA
Primer eslabón: Productores (autótrofos). Lo constituyen las plantas verdes y algas,
éstas, utilizando la energía solar, el CO2 y el agua, realizan la fotosíntesis; como también
ciertos microorganismos (cianobacterias) aprovechan las reacciones químicas minerales
(quimiosíntesis), obteniendo la energía necesaria, para producir la materia orgánica a partir
de nutrientes inorgánicos, provenientes del aire y del suelo; los que pasarán luego a través
de todos los organismos de la cadena trófica.
Fig. 76: Organización simbólica de los eslabones de la cadena trófica.
Segundo Eslabón: los Herbívoros. Si examinamos el nivel trófico más alto entre los
organismos explotados por una especie, atribuiremos a esta un orden en la cadena de
transferencias, según el número de términos que tengamos que contar desde el principio de
la cadena. En este caso, se trata de los consumidores primarios (fitófagos o herbívoros);
estos, devoran a los organismos autótrofos principalmente plantas o algas, se alimentan de
ellos de forma parásita, como hacen por ejemplo los pulgones, son comensales o simbiontes
de plantas, como las abejas, o se especializan en devorar sus restos muertos, como los ácaros
oribátidos o los milpiés.
Como ejemplo tenemos a: insectos, avecillas, roedores, animales mayores, que directamente
se alimentan de hierbas o forrajeros.
Tercer Eslabón los Carnívoros. Los Carnívoros, llamados consumidores de segundo
orden, que utilizan a los herbívoros como alimento, obteniendo la energía solar de tercera
mano. Entre los carnívoros están: los lobos marinos, el puma, el zorro, la boa, el bonito.
Cualquier animal que consume carne es un carnívoro, aún los más pequeños como la
libélula, la araña y el alacrán. Los carnívoros reciben también el nombre de depredadores
y los animales de los que se alimentan, son sus presas. El puma es depredador de venados y
vicuñas, así es el mundo natural.
Cuarto Eslabón los Carroñeros. Los carroñeros, considerados consumidores de tercer
orden, se alimentan de animales muertos (cadáveres de herbívoros y carnívoros) como el
gallinazo y el cóndor. El puma puede alimentarse de herbívoros, pero también puede cazar
zorros; alimentándose en éste caso de un carnívoro; el zorro puede alimentarse de herbívoros
(ratones) o de carnívoros (culebras y lagartijas); otros seres como el hombre, el cerdo y el
sajino, se alimentan de plantas y carnes; a estos se les denomina Omnívoros. Esta relación
de dependencia mutua entre las plantas y los animales se puede representar en forma de una
Pirámide, teniendo en su base, al mundo inorgánico.
Organismos Desintegradores o Descomponedores. Lo constituyen los Saprofitos (hongos
y bacterias) encargados de utilizar las sustancias orgánicas muertas de origen vegetal o
animal. Absorben ciertos productos y liberan el resto que se incorporan al suelo (medio
abiótico), para ser tomado nuevamente por los organismos productores; por ejemplo, el
fitoplancton (productor acuático) mediante la fotosíntesis transforma la energía radiante de
la luz solar en energía química, estos sirven de alimento al zooplancton (consumidor de
primer orden) que a su vez es devorado por la anchoveta (consumidor de segundo orden);
estos pequeños peces son consumidos por las pardelas (consumidor de tercer orden); al
morir dichas aves, los hongos y bacterias (organismos desintegradores) para alimentarse,
destruyen los cadáveres de estos animales y de esta manera, regresan al mar los elementos
necesarios que han de servir como nutrimento al fitoplancton.
La Pirámide trófica es una forma especialmente abstracta de describir la circulación de
energía en la biocenosis y la composición de esta. Se basa en la representación desigual de
los distintos niveles tróficos en la comunidad biológica, porque siempre es más la energía
movilizada y la biomasa producida por unidad de tiempo, cuanto más bajo es el nivel trófico.
Fig. 77: Organización de los diferentes niveles tróficos de la pirámide.
Pirámide energética. Una pirámide de energía es la representación gráfica de los niveles
tróficos por los cuales la energía proveniente del Sol es transferida en un ecosistema. A
groso modo podemos decir que la fuente absoluta de energía para los seres vivientes en la
Tierra es el Sol. La energía que el Sol emite actualmente es de 1366.75 W/m^2 (hace 400
años era de 1363.48 W/m^2). Cuando se realizaron los estudios de la captación de energía
por los organismos productores, la Irradiación Solar (IS) era de 1365.45 W/m^2.
Actualmente, la energía aprovechable por los organismos fotosintéticos es de 697.04
W/m^2; sin embargo, los organismos fotosintéticos solo aprovechan 0.65 W/m^2 y el
resto se disipa hacia el entorno no biótico (océanos, suelos, atmósfera), y de ahí, al espacio
sideral y al Campo Gravitacional. La atmósfera absorbe 191.345 W/m^2, manteniendo así
la temperatura troposférica mundial en los hospitalarios 35.4 °C (95.72 °F).
Fig. 78: En esta figura se ilustra la cantidad de energía, atrapada en cada nivel de la pirámide.
En el diagrama, las cantidades en los recuadros verdes a la izquierda de la pirámide
representan la energía que aprovecha cada individuo. Por ejemplo, la cantidad que
aprovechan los herbívoros es al cuando ingieren un gramo de material orgánico procedente
de los organismos fotosintéticos. Cada cantidad subsiguiente (cuadrados verdes) en la
pirámide (hacia la cúspide) es la energía que se obtendría por cada gramo de material
orgánico del nivel subyacente. Los detritívoros son los organismos que se alimentan de
detritos, esto es, materia orgánica de desecho (cadáveres, excrementos, etc.). Los
detritívoros aprovechan aproximadamente un 57% de la energía que obtienen los
organismos productores.
En teoría, nada limita la cantidad de niveles tróficos que puede sostener una cadena
alimenticia sin embargo, hay un problema. Solo una parte de la energía almacenado en un
nivel trófico pasa al siguiente nivel. Esto se debe a que los organismos usan gran parte de la
energía que consumen para llevar a cabo sus procesos vitales, como respiración,
movimientos y reproducción. El resto de la energía se libera al medioambiente en forma de
calor: Solo un 10% de la energía disponible dentro de un nivel trófico se transfiere a los
organismos del siguiente nivel trófico. Por ejemplo, un décimo de la energía solar captado
por la hierba termina almacenado en los tejidos de las vacas y otros animales que pastan. Y
solo un décimo de esta energía, es decir, 10% del 10%, 0.1% en total, se transfiere a las
personas que comen carne de vaca. Por ello, cuanto más niveles existan entre el productor
y el consumidor del nivel más alto en el ecosistema, menor será la energía que quede de la
cantidad original.
Otro modelo de representar a la Pirámide Energética. El flujo de materia y energía
implícito en las cadenas y tramas alimenticias que se produce en cada nivel trófico, células
nuevas con las que los organismos complejos formarán tejidos constituidos por materia
orgánica. Para que un ecosistema funcione necesita de un aporte energético que llega a la
biosfera en forma principalmente de energía luminosa, la cual proviene del sol. En el
esquema sobre estas líneas, el nivel de la base que corresponde a los Productores presenta
una Producción Primaria Neta (PPN) de 1%; sin embargo, en estudios recientes se ha
observado que la PPN se ha incrementado en los últimos 23 años a 1.2%, (Nemani et al.
2003) (Wielicki et al. 2002), por lo que la cantidad de energía capturada por los organismos
fotosintéticos actualmente es de 25776.8 Kcal/m^2 por año. Eso es un aumento en la PPN
de 305.6532 Kcal/m^2 por año. Esto demuestra que cualquier incremento en la irradiación
solar incidente en la biosfera, por pequeño que sea, representa un considerable cambio
benéfico en la energía disponible para toda la cadena alimenticia.
Fig. 79: Tomado de Nemani et al. 2003; Wielicki et al, 2002 quienes han demostrado que las
causas de este incremento son el cambio climático debido a pequeños incrementos en la cantidad
de irradiación solar que penetra las capas de la atmósfera hasta llegar a la biosfera.
De allí entra también la productividad, que es lo que conocemos como la velocidad de
producción; ya que la productividad hizo su parte en el flujo de energía entra lo que
conocemos como Ley del Diezmo, y esta establece que los organismos solamente pueden
capturar aproximadamente el 10% de la energía del nivel trófico inmediato superior de la
pirámide alimenticia. Todo esto a su vez se relaciona con las Leyes de la Termodinámica.
La Primera, establece que la materia no se crea ni se destruye. De este modo los átomos de
Hidrógeno, Nitrógeno, Oxígeno y Carbono, que constituyen todos los cuerpos vivos que
habitan el planeta se utilizan una y otra vez al formar las nuevas generaciones de organismos
vivos, tanto vegetales como animales.
Flujo de energía en las redes alimentarias. La fuente fundamental de energía en casi
todos los ecosistemas es la radiante energía del sol; la energía y la materia orgánica pasan
a lo largo de la cadena alimentaria del ecosistema.
Fig. 80: Flujo de la energía a través de los eslabones de la cadena trófica.
Los organismos son clasificados según el número de transferencias energéticas que pasan a
través de una red alimentaria (véase la ilustración). La producción foto autotrófica de
materia orgánica representa la primera transferencia energética en los ecosistemas, y recibe
la clasificación de producción primaria. El consumo de una planta por un herbívoro es la
segunda transferencia energética, por lo que los herbívoros ocupan el segundo nivel trófico,
también conocido como producción secundaria. Los organismos consumidores que se
encuentran a una, dos o tres transferencias desde los autótrofos son clasificados como
consumidores primarios, secundarios y terciarios. Al moverse a través de una red
alimentaria, la energía se pierde durante cada transferencia en forma de calor, según lo
describe la segunda ley de termodinámica. Por consiguiente, el número total de
transferencias de energía rara vez excede de cuatro o cinco; con la pérdida de energía durante
cada transferencia, es poca la energía disponible para mantener organismos en los niveles
superiores de cualquier red alimentaria.
En esta sucesión de etapas en las que un organismo se alimenta y es devorado, la energía
fluye de un nivel trófico a otro. Las plantas verdes u otros organismos que realizan la
fotosíntesis utilizan la energía solar para elaborar hidratos de carbono para sus propias
necesidades. La mayor parte de esta energía química se procesa en el metabolismo y se
pierde en forma de calor en la respiración. Las plantas convierten la energía restante en
biomasa, sobre el suelo como tejidos leñoso y herbáceo y bajo éste como raíces. Por último,
éste material, que es energía almacenado, se transfiere al segundo nivel trófico que
Comprende a los herbívoros que pastan, los descomponedores y los que se alimentan de
detritos.
Fig. 81: Los ciclos que ocurren en todo tipo de materia son cerrados, es decir, los átomos se utilizan en
forma continua. Ahora bien, para que los ciclos se realicen no se requiere nueva materia, más bien una
fuente de energía que llega a la tierra. Solo se trata de una pequeña fracción, puesto que gran parte del área
terrestre no está cubierta de fotosintéticos.
Si bien, la mayor parte de la energía asimilada en el segundo nivel trófico se pierde de nuevo
en forma de calor en la respiración, una porción se convierte en biomasa. En cada nivel
trófico los organismos convierten menos energía en biomasa que la que reciben. Por lo tanto,
cuantos más pasos se produzcan entre el productor y el consumidor final, la energía que
queda disponible es menor. Rara vez existen más de cuatro eslabones, o cinco niveles, en
una red trófica. Con el tiempo, toda la energía que fluye a través de los niveles tróficos se
pierde en forma de calor. El proceso por medio del cual la energía pierde su capacidad de
generar trabajo útil se denomina Entropía.
Las plantas obtienen la energía directamente del sol por medio de la fotosíntesis. Los
animales obtienen la energía a partir del alimento que ingieren, sea vegetal o animal.
Mediante la respiración, tanto las plantas como los animales aprovechan la energía, pero
disipan parte de ella en forma de calor, que pasa al medio externo. Por tanto, el flujo de
energía que atraviesa un
Pirámide de números. Las pirámides ecológicas también pueden basarse en la cantidad de
organismos individuales de cada nivel trófico. En algunos ecosistemas como es el caso de
la pradera, la forma de la Pirámide de números es igual a la Pirámide de energía y biomasa.
Sin embargo, no siempre es así. Por ejemplo, en casi todos los bosques hay menos
productores que consumidores. Un árbol tiene una gran cantidad de energía y biomasa, pero
es un solo organismo. Muchos insectos viven en el árbol, pero tienen menos energía y
biomasa. Por ello, la Pirámide de números del ecosistema forestal, no se parece en nada a
una Pirámide normal.
También se suele manifestar este fenómeno indirectamente cuando se censan o recuentan
los individuos de cada nivel, pero aquí las excepciones son más frecuentes y tienen que ver
con las grandes diferencias de tamaño entre los organismos y con los distintos tiempos de
generación, dando lugar a pirámides invertidas. Así en algunos ecosistemas los miembros
de un nivel trófico pueden ser mucho más voluminosos y/o de ciclo vital más largo que los
que dependen de ellos. Es el caso que observamos por ejemplo en muchas selvas
ecuatoriales donde los productores primarios son grandes árboles y los principales fitófagos
son hormigas. En un caso así el número más pequeño lo presenta el nivel trófico más bajo.
También se invierte la Pirámide de efectivos cuando las biomasas de los miembros
consecutivos son semejantes, pero el tiempo de generación es mucho más breve en el nivel
trófico inferior; un caso así puede darse en ecosistemas acuáticos donde los productores
primarios son cianobacterias o nano protistas.
Algunos microorganismos transforman la materia orgánica muerta en sales minerales. Las
sales son aprovechadas por los organismos autótrofos, y los organismos autótrofos son
ingeridos por los heterótrofos. Después, tanto los organismos autótrofos como los
heterótrofos mueren y sus restos son transformados por los microorganismos, comenzando
de nuevo el ciclo. Así, pues, la materia circula en el ecosistema de manera cíclica.
Redes tróficas. Las relaciones alimenticias entre los seres vivos no son lineales, de esta
manera surgen las redes o tramas alimentarias. Por ejemplo un animal puede alimentarse
de varios animales y ser predador y presa a su vez de otros. El concepto de Red Trófica
hace referencia a la sucesión de seres que se alimentan los unos de otros, esto da la idea de
la complejidad del ecosistema.
A mayor biodiversidad más complejos son las redes, la red trófica sirve para evaluar el rol
que cumple una población determinada como alimento al interior de un ecosistema. Cada
cadena se inicia con un vegetal o “autótrofo” es decir, productor de su alimento, luego le
siguen los consumidores: primarios, secundario, terciarios y por último los
descomponedores. En las redes tróficas el eslabón que inicia la cadena es fundamental
porque al desaparecer estos, dependiendo de la magnitud de las relaciones, el resto de los
animales corre peligro de extinción o de superpoblación por falta de depredador. Sin
embargo el ratón no se alimenta de una sola planta, ni el zorro solo de ratones, tampoco la
planta solo es comida por ratones sino también por orugas de mariposas, vicuñas, tarucas,
guanacos, alpacas, vacas, caballos etc. etc. Al conectar todos esos datos entre sí ya no
obtenemos una cadena, sino una red alimenticia o nexo alimenticio.
Fig. 82: Flujo complejo de la energía a través de los organismos que conforman una Red Trófica.
RELACIONES ENTRE LOS ORGANISMOS VIVOS
RELACIONES INTRAESPECIFICAS
La relación intraespecífica es la interacción biológica en la que los organismos que
intervienen pertenecen a la misma especie. En este tipo de relaciones se considera sobre
todo las que se presentan en una población. También se encuentra la relación intraespecífica
(entre individuos de diferente especie), entre estas 2 relaciones de encuentran: Depredación,
Simbiosis y Competencia.
La relación competencia intraespecífica se produce cuando dos individuos compiten por:

Los recursos del medio (una zona de territorio, los nutrientes del suelo,

La reproducción (luchando por el sexo opuesto),

Por dominancia territorial (un individuo se impone a los demás,
La asociación en grupos de individuos se produce para obtener determinados beneficios
como:

Mayor facilidad para la caza y la obtención de alimento,

La defensa frente a depredadores de la especie,

La reproducción por proximidad de los sexos en el grupo,

El cuidado y protección de las crías.
La convivencia entre individuos de la misma especie origina competencia intraespecifica,
la cual se acentúa cuando el espacio y el alimento son limitados; obligando a los organismos
a competir por ellos. Esta situación actúa como proceso selectivo en el que sobreviven los
organismos mejor adaptados.
Fig. 83: Se muestra las diferentes formas de relaciones intraespecífica.
Tipos de relaciones intraespecífica
Familiar (Por grado de parentesco). Tienen por objeto la reproducción y el cuidado de las
crías, Está compuesta por padre, madre e hijos. Padre, varias madres e hijos. Madre e hijos
(Fig.64). Sólo los hijos. Hay diferentes tipos: Monógama, polígama, matriarcal y filial.
Algunos ejemplos son: muchas especies de aves; lobos, focas, ciervos, antílopes y gorilas;
algunos anfibios y reptiles; algunos escorpiones y numerosas especies de insectos sociales,
como abejas, hormigas, termitas, etc.
Fig.84: La agrupación familiar brindando cuidado, protección a la prole.
Gregaria. Por transporte y locomoción, se
agrupan con un fin determinado: migración,
búsqueda de alimentos, defensa, etc. Las
gacelas es un ejemplo de asociación
gregaria formada por un número elevado de
individuos cuyo fin es la migración, la
obtención de alimento, y defensa frente a
los depredadores.
Fig. 85: Ilustración de una agrupación gregaria.
Asociación Estatal.
Fig. 86: Las abejas son ejemplo de asociación
estatal.
Para poder vivir y mejorar su calidad de
vifda, es que se ha establecido la dividión
del trabajo: unos son reproductores, otros
son obreros y otros, defensores.
Construyen nidos. Están agrupados en
distintas categorías. Las abejas, están
organizados en: reina, obreras, zánganos,
bajo el control de la reina y cada
categoría
realiza
una
función
determinada (reproducción, alimentación
y defensa.
Asociación Colonial. Esta asociación es con fines de sobrevivir. Está compuesta por
muchos individuos unidos físicamente entre sí constituyendo un todo inseparable. Hay
diferentes tipos de Colonias homomorfas; si todos los individuos no son iguales, colonias
heteromorfas.
Fig.87: Asociación coralina colonial homomorfas, con fines de defensa.
Competencia. Los animales machos compiten por el territorio, las hembras y el alimento;
en el caso de las plantas por la luz.
Fig. 88: Pelea de lobos machos disputándose las hembras o el territorio. La competencia
por pareja, territorio y alimento es la modalidad más notable dentro de las relaciones
intraespecifica.
RELACIONES INTERESPECÍFICAS
En un ecosistema siempre se encuentran grupos de seres de diferentes especies, que se
relacionan entre sí dando lugar a una comunidad. Las relaciones entre seres de diferente
especie, se denominan relaciones interespecíficas. En cualquier situación en que una
especie interactúa con otra, una de ellas, o ambas, modificará su crecimiento. Cuando una
especie se beneficia al relacionarse con otra, su población aumenta. En la situación contraria,
la población puede disminuir y en algunos casos extinguirse.
RELACIONES INTERESPECÍFICAS CON BENEFICIO MUTUO (Cooperación,
comensalismo y mutualismo).
Fig. 89: En la cooperación ambas especies se
benefician. Son muchos los casos de
cooperación que hay en la naturaleza: ciertas
flores son polinizadas por los insectos; algunas
aves dispersan las semillas; las hormigas
alimentan a los pulgones y obtienen de éstos
una sustancia azucarada.
Fig. 90: En el mutualismo, la relación entre
las especies es tan necesaria que éstas no
pueden vivir separadas. Es el caso del liquen,
el cual se forma por la asociación de ciertos
hongos y algas: los hongos absorben agua y
minerales, que las algas aprovechan luego para
fabricar el alimento.
Comensalismo. Una población se beneficia y la otra no se afecta, con la relación.
Fig. 91: En este caso, el cordero es el comensal (se beneficia), el perro no se afecta en nada.
Relaciones interespecíficas con beneficio de una sola especie
Fig. 92: La depredación es una relación obligada, una especie se beneficia y la otra no.
Depredación, una especie ataca y mata a otra de la que se alimenta, como sucede con el halcón
y el pato. El halcón es el depredador y el pato es la presa. Aunque la depredación disminuye
la población de la especie presa, opera como un método de control de calidad ya que los
individuos que elimina son generalmente los enfermos o los más débiles.
En el parasitismo una especie se alimenta de otra, sin causarle la muerte. Es el caso de la
pulga y el perro. La pulga es el parásito y el perro el hospedero o huésped. En este tipo de
relación existen muchos ejemplos, en donde el parásito vive a expensas de su hospedero; del
cual toma sus nutrientes, ya sea que habiten sobre su hospedero o en su interior.
Los parásitos solamente toman parte de los nutrientes de su huésped, ocasionándole molestias
que mayormente ocasionan debilitamiento moderado; sin embargo, en algunos casos, cuando
los parásitos se multiplican en números muy altos, pueden ocasionarle la muerte al hospedero.
Si los parásitos viven sobre el cuerpo del hospedero se trata de ectoparásitos, ejemplo: pulgas,
garrapatas, piojos, etc.; y cuando los parásitos habitan en el interior del huésped se trata de
endoparásitos y los ejemplos son: tenias, lombrices, oxiuros, macracantorrinchos, faciolas, y
otros.
Fig. 93: Formas de parasitismo (ectoparásitos y endoparásitos).
Fig. 94: Funcionalidad de los ciclos biogeoquímicos.
Se denomina ciclo biogeoquímico al movimiento de cantidades masivas de carbono,
nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, azufre, fósforo, potasio, y otros elementos
entre los seres vivos y el ambiente (atmósfera, biomasa y sistemas acuáticos) mediante una
serie de procesos de producción y descomposición. En la biosfera la materia es limitada de
manera que su reciclaje es un punto clave en el mantenimiento de la vida en la Tierra; de
otro modo, los nutrientes se agotarían y la vida desaparecería.
Elementos químicos. Un elemento químico o molécula necesario para la vida de un
organismo, se llama nutriente o nutrimento. Los organismos vivos necesitan de 31 a 40
elementos químicos, donde el número y tipos de estos elementos varía en cada especie. Los
elementos requeridos por los organismos en grandes cantidades se denominan:
Macronutrientes: carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, calcio,
magnesio y potasio. Estos elementos y sus compuestos constituyen el 97% de la masa del
cuerpo humano, y más de 95% de la masa de todos los organismos.
Micronutrientes. Son los 30 ó más elementos requeridos en cantidades pequeñas (hasta
trazas): hierro, cobre, zinc, cloro, yodo La mayor parte de las sustancias químicas de la tierra
no están en formas útiles para los organismos. Pero, los elementos y sus compuestos
necesarios como nutrientes, son reciclados continuamente en formas complejas a través de
las partes vivas y no vivas de la biosfera, y convertidos en formas útiles por una combinación
de procesos biológicos, geológicos y químicos.
El ciclo de los nutrientes desde el biotopo (en la atmósfera, la hidrosfera y la corteza de la
tierra) hasta la biota, y viceversa, tiene lugar en los ciclos biogeoquímicos (de bio: vida, geo:
en la tierra), ciclos, activados directa o indirectamente por la energía solar, incluyen los del
carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y del agua (hidrológico). Así, una sustancia
química puede ser parte de un organismo en un momento y parte del ambiente del organismo
en otro momento. Por ejemplo, una molécula de agua ingresada a un vegetal, puede ser la
misma que pasó por el organismo de un dinosaurio hace millones de años.
Gracias a los ciclos biogeoquímicos, los elementos se encuentran disponibles para ser
usados una y otra vez por otros organismos; sin estos ciclos los seres vivos se extinguirían
por esto son muy importantes.
Este continuo “cambio de estado de la materia” hace que ésta deba reciclarse continuamente,
con la participación activa de organismos cuya función ecológica es, precisamente, reciclar
la materia orgánica a su forma inorgánica, para poder comenzar de nuevo su ciclo de
utilización en la naturaleza.
Por referirse a las trayectorias de los elementos químicos entre los seres vivos y el ambiente
en que viven, es decir, entre los componentes bióticos y abióticos de la biosfera estos
complejos circuitos se denominan ciclos biogeoquímicos.
TIPOS DE CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
4.
Sedimentarios: los nutrientes circulan principalmente en la corteza terrestre (suelo,
rocas, sedimentos, etc) la hidrosfera y los organismos vivos. Los elementos en estos
ciclos son generalmente reciclados mucho más lentamente que en el ciclo gaseoso,
además el elemento se transforma de modo químico y con aportación biológica en un
mismo lugar geográfico. Los elementos son retenidos en las rocas sedimentarias
durante largo periodo de tiempo con frecuencias de miles a millones de años.
Ejemplos de este tipo de ciclos son el FÓSFORO y el AZUFRE.
5.
Gaseosos: los nutrientes circulan principalmente entre la atmósfera y los organismos
vivos. En la mayoría de estos ciclos los elementos son reciclados rápidamente, con
frecuencia de horas o días. Este tipo de ciclo se refiere a que la transformación de la
sustancia involucrada cambia de ubicación geográfica y que se fija a partir de una
materia prima gaseosa.
Ejemplos de ciclos gaseosos son el CARBONO, el NITRÓGENO y OXÍGENO.
6.
El Ciclo HIDROLÓGICO: el agua circula entre el océano, la atmósfera, la tierra y los
organismos vivos, este ciclo además distribuye el calor solar sobre la superficie del
planeta.
Relación de las industrias del proceso y el medio:
Una industria y su medio están involucradas en un sistema, ambos subsistema
interrelacionan para formar un único sistema. En esta relación se establece un contacto
íntimo que tiene tanto entradas como salidas en ambos subsistemas.
La industria del proceso se abastecerá pues del medio así como el medio recibirá las salidas
de la industria, tanto productos, como desechos.
Pero la industria como acto humano, produce desechos que alteran el medio que le rodea
(emisión de SO2, SO3, NO2, NO, CO, CO2, etc). Si bien se consideran desechos, la
naturaleza tiene la capacidad de eliminarlos en concentraciones razonables, pero cuando se
afecta el equilibrio ecológico drásticamente el desecho pasa a ser contaminante. Otras veces
el proceso es a la inversa, podemos llegar a agotar o desvirtuar los nutrientes que permiten
y mantienen las cadenas tróficas y la vida. Se puede entonces acabar con el flujo correcto
de biomasa, y eliminar seres vivos.
CICLO DEL FOSFORO
Aunque la proporción de fósforo en la materia viva es relativamente pequeña, el papel que
desempeña es absolutamente indispensable. Los ácidos nucleicos, sustancias que almacenan
y traducen el código genético, son ricos en fósforo. Muchas sustancias intermedias en la
fotosíntesis y en la respiración celular están combinadas con fósforo, y los átomos de fósforo
proporcionan la base para la formación de los enlaces de alto contenido de energía del ATP,
que a su vez desempeña el papel de intercambiador de la energía, tanto en la fotosíntesis
como en la respiración celular.
El fósforo es un elemento más bien escaso del mundo no viviente. La productividad de la
mayoría de los ecosistemas terrestres pueden aumentarse si se aumenta la cantidad de
fósforo disponible en el suelo. Como los rendimientos agrícolas están también limitados por
la disponibilidad de nitrógeno y potasio, los programas de fertilización incluyen estos
nutrientes. En efecto, la composición de la mayoría de los fertilizantes se expresa mediante
tres cifras. La primera expresa el porcentaje de nitrógeno en el fertilizante; la segunda, el
contenido de fósforo (como si estuviese presente en forma de P 2 O 5); y la tercera, el
contenido de potasio (expresada sí estuviera en forma de óxido K2O).
El fósforo, al igual que el nitrógeno y el azufre, participa en un ciclo interno, como también
en un ciclo global, geológico. En el ciclo menor, la materia orgánica que contiene fósforo
(por ejemplo: restos de vegetales, excrementos animales) es descompuesta y el fósforo
queda disponible para ser absorbido por las raíces de la planta, en donde se unirá a
compuestos orgánicos. Después de atravesar las cadenas alimentarias, vuelve otra vez a los
descomponedores, con lo cual se cierra el ciclo. Hay algunos vacíos entre el ciclo interno y
el ciclo externo. El agua lava el fósforo no solamente de las rocas que contienen fosfato sino
también del suelo. Parte de este fósforo es interceptado por los organismos acuáticos, pero
finalmente sale hacia el mar.
El ciclaje global del fósforo difiere con respecto de los del carbón, del nitrógeno y del azufre
en un aspecto principal. El fósforo no forma compuestos volátiles que le permitan pasar de
los océanos a la atmósfera y desde allí retornar a tierra firme. Una vez en el mar, solo existen
dos mecanismos para el reciclaje del fósforo desde el océano hacia los ecosistemas
terrestres. El uno es mediante las aves marinas que recogen el fósforo que pasa a través de
las cadenas alimentarias marinas y que pueden devolverlo a la tierra firme en sus
excrementos. Además de la actividad de estos animales, hay la posibilidad del levantamiento
geológico lento de los sedimentos del océano para formar tierra firme, un proceso medido
en millones de años.
Fig. 95: Esquematización del flujo del fósforo.
CICLO DEL AZUFRE
Fig. 96: El azufre se encuentra en rocas sedimentarias.
La intemperización extrae sulfatos de las rocas, los que recirculan en los ecosistemas. En
los lodos reducidos, el azufre recircula gracias a las bacterias reductoras del azufre que
reducen sulfatos y otros compuestos similares, y a las bacterias desnitrificantes, que oxidan
sulfuros.
El H2S que regresa a la atmósfera se oxida espontáneamente es acarreado por la lluvia. Los
sulfuros presentes en combustibles fósiles y rocas sedimentarias son oxidados finalmente a
ser empleados como combustible por el hombre, debido a movimientos de la corteza
terrestre, y a la intemperización, respectivamente.
Entre el azufre orgánico y el mineral, no existe una concreta relación en la planta; la
concentración de S-mineral, depende en forma predominante de la concentración del azufre
in situ, por la cual pueden darse notables variaciones. En cambio el azufre de las proteínas
depende del nitrógeno, su concentración es aproximadamente 15 veces menos que el
nitrógeno.
El azufre es absorbido por las plantas en su forma sulfatado, SO4, es decir en forma aniónica
perteneciente a las distintas sales: sulfatos de calcio, sodio, potasio, etc. (SO4 Ca, SO4 Na2).
El azufre no solo ingresa a la planta a través del sistema radicular sino también por las hojas
en forma de gas de SO2, que se encuentra en la atmósfera, a donde se concentra debido a
los procesos naturales de descomposición de la materia orgánica, combustión de carburantes
y fundición de metales.
Ciclo del carbono
El ciclo básico comienza cuando las plantas, a través de la fotosíntesis, hacen uso del dióxido
de carbono (CO2) presente en la atmósfera o disuelto en el agua. Parte de este carbono pasa
a formar parte de los tejidos vegetales en forma de hidratos de carbono, grasas y proteínas;
el resto es devuelto a la atmósfera o al agua mediante la respiración. Así, el carbono pasa a
los herbívoros que comen las plantas y de ese modo utilizan, reorganizan y degradan los
compuestos de carbono. Gran parte de éste es liberado en forma de CO2 por la respiración,
como producto secundario del metabolismo, pero parte se almacena en los tejidos animales
y pasa a los carnívoros, que se alimentan de los herbívoros. En última instancia, todos los
compuestos del carbono se degradan por descomposición, y el carbono es liberado en forma
de CO2, que es utilizado de nuevo por las plantas.
El ciclo del carbono implica un intercambio de CO2 entre dos grandes reservas: la atmósfera
y las aguas del planeta. El CO2 atmosférico pasa al agua por difusión a través de la interfase
aire-agua. Si la concentración de CO2 en el agua es inferior a la de la atmósfera, éste se
difunde en la primera, pero si la concentración de CO2 es mayor en el agua que en la
atmósfera, la primera libera CO2 en la segunda. En los ecosistemas acuáticos se producen
intercambios adicionales. El exceso de carbono puede combinarse con el agua para formar
carbonatos y bicarbonatos. Los carbonatos pueden precipitar y depositarse en los sedimentos
del fondo. Parte del carbono se incorpora a la biomasa (materia viva) de la vegetación
forestal y puede permanecer fuera de circulación durante cientos de años. La
descomposición incompleta de la materia orgánica en áreas húmedas tiene como resultado
la acumulación de turba. Durante el periodo carbonífero este tipo de acumulación dio lugar
a grandes depósitos de combustibles fósiles: carbón, petróleo y gas.
Los recursos totales de carbono, estimados en unas 49.000 giga toneladas (1 giga tonelada
es igual a 109 toneladas), se distribuyen en formas orgánicas e inorgánicas.
El carbón fósil representa un 22% del total. Los océanos contienen un 71% del carbono del
planeta, fundamentalmente en forma de iones carbonato y bicarbonato. Un 3% adicional se
encuentra en la materia orgánica muerta y el fitoplancton. Los ecosistemas terrestres, en los
que los bosques constituyen la principal reserva, contienen cerca de un 3% del carbono total.
El 1% restante se encuentra en la atmósfera, circulante, y es utilizado en la fotosíntesis.
Fig. 97: Los depósitos de carbono están en la atmósfera terrestre.
Debido a la combustión de los combustibles fósiles, la destrucción de los bosques y otras
prácticas similares, la cantidad de CO2 atmosférico ha ido aumentando desde la Revolución
Industrial. La concentración atmosférica ha aumentado de unas 260 a 300 partes por millón
(ppm) estimadas en el periodo preindustrial, a más de 350 ppm en la actualidad. Este
incremento representa sólo la mitad del dióxido de carbono que, se estima, se ha vertido a
la atmósfera. El otro 50% probablemente haya sido absorbido y almacenado por los océanos.
Aunque la vegetación del planeta puede absorber cantidades considerables de carbono, es
también una fuente adicional de CO2.
El CO2 atmosférico actúa como un escudo sobre la Tierra. Es atravesado por las radiaciones
de onda corta procedentes del espacio exterior, pero bloquea el escape de las radiaciones de
onda larga. Dado que la contaminación atmosférica ha incrementado los niveles de CO2 de
la atmósfera, el escudo va engrosándose y retiene más calor, lo que hace que las
temperaturas globales aumenten en un proceso conocido como efecto invernadero. Aunque
el incremento aún no ha sido suficiente para destruir la variabilidad climática natural, el
incremento previsto en la concentración de CO2 atmosférico debido a la combustión de
combustibles fósiles sugiere que las temperaturas globales podrían aumentar entre 2 y 6 °C
a comienzos del siglo XXI. Este incremento sería suficientemente significativo para alterar
el clima global y afectar al bienestar de la humanidad.
Ciclo del Nitrógeno
Los organismos emplean el nitrógeno en la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos (ADN y
ARN) y otras moléculas fundamentales del metabolismo. Su reserva fundamental es la
atmósfera, en donde se encuentra en forma de N2, pero esta molécula no puede ser utilizada
directamente por la mayoría de los seres vivos (exceptuando algunas bacterias).
Esas bacterias y algas cianofíceas que pueden usar el N2 del aire juegan un papel muy
importante en el ciclo de este elemento al hacer la fijación del nitrógeno. De esta forma
convierten el N2 en otras formas químicas (nitratos y amonio) asimilables por las plantas.
El amonio (NH4+) y el nitrato (NO3-) lo pueden tomar las plantas por las raíces y usarlo en
su metabolismo. Usan esos átomos de N para la síntesis de las proteínas y ácidos nucleicos.
Los animales obtienen su nitrógeno al comer a las plantas o a otros animales.
En el metabolismo de los compuestos nitrogenados en los animales acaba formándose ión
amonio que es muy tóxico y debe ser eliminado. Esta eliminación se hace en forma de
amoniaco (algunos peces y organismos acuáticos), o en forma de urea (el hombre y otros
mamíferos) o en forma de ácido úrico (aves y otros animales de zonas secas). Estos
compuestos van a la tierra o al agua de donde pueden tomarlos de nuevo las plantas o ser
usados por algunas bacterias.
Algunas bacterias convierten amoniaco en nitrito y otras transforman este en nitrato. Una
de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en nódulos de las raíces de las leguminosas (alfalfa,
alubia, etc.) y por eso esta clase de plantas son tan interesantes para hacer un abonado natural
de los suelos.
Donde existe un exceso de materia orgánica en el mantillo, en condiciones anaerobias, hay
otras bacterias que producen desnitrificación, convirtiendo los compuestos de N en N2, lo
que hace que se pierda de nuevo nitrógeno del ecosistema a la atmósfera. A pesar de este
ciclo, el N suele ser uno de los elementos que escasean y que es factor limitante de la
productividad de muchos ecosistemas. Tradicionalmente se han abonado los suelos con
nitratos para mejorar los rendimientos agrícolas.
Durante muchos años se usaron productos naturales ricos en nitrógeno como el guano o el
nitrato de Chile. Desde que se consiguió la síntesis artificial de amoniaco por el proceso
Haber fue posible fabricar abonos nitrogenados que se emplean actualmente en grandes
cantidades en la agricultura. Como veremos su mal uso produce, a veces, problemas de
contaminación en las aguas: la eutrofización.
Fig. 98: El nitrógeno molecular se encuentra concentrado en la atmósfera.
Proceso cíclico natural en el curso del cual el nitrógeno se incorpora al suelo y pasa a formar
parte de los organismos vivos antes de regresar a la atmósfera. El nitrógeno, una parte
esencial de los aminoácidos, es un elemento básico de la vida. Se encuentra en una
proporción del 79% en la atmósfera, pero el nitrógeno gaseoso debe ser transformado en
una forma químicamente utilizable antes de poder ser utilizado por los organismos vivos.
Esto se logra a través del ciclo del nitrógeno, en el que el nitrógeno gaseoso es transformado
en amoníaco o nitratos. La energía aportada por los rayos y la radiación cósmica sirven para
combinar el nitrógeno y el oxígeno gaseosos en nitratos, que son arrastrados a la superficie
terrestre por las precipitaciones.
La fijación biológica, responsable de la mayor parte del proceso de conversión del nitrógeno,
se produce por la acción de bacterias libres fijadoras del nitrógeno; bacterias simbióticas
que viven en las raíces de las plantas (sobre todo leguminosas y alisos); algas azul verdosas;
ciertos líquenes; y epifitas de los bosques tropicales. El nitrógeno, fijado en forma de
amoníaco y nitratos, es absorbido directamente por las plantas e incorporado a sus
tejidos en forma de proteínas vegetales. Después, el nitrógeno recorre la cadena
alimentaria desde las plantas a los herbívoros, y de estos a los carnívoros. Cuando las plantas
y los animales mueren, los compuestos nitrogenados se descomponen produciendo
amoníaco, en un proceso llamado amonificación.
Parte de este amoníaco es recuperado por las plantas; el resto se disuelve en el agua o
permanece en el suelo, donde los microorganismos lo convierten en nitratos o nitritos en un
proceso llamado nitrificación. Los nitratos pueden almacenarse en el humus en
descomposición o desaparecer del suelo por lixiviación, siendo arrastrado a los arroyos y
los lagos. Otra posibilidad es convertirse en nitrógeno mediante la desnitrificación y volver
a la atmósfera.
CICLO DEL OXIGENO
El ciclo del oxígeno es la cadena de reacciones y procesos que describen la circulación del
oxígeno en la biosfera terrestre. Al respirar los animales y los humanos del aire el oxígeno
que las plantas producen y luego exhalamos gas carbónico. Las plantas, a su vez, toman el
gas carbónico que los animales y los humanos exhalan, para utilizarlo en el proceso de la
fotosíntesis. Plantas, animales y los humanos Intercambian oxígeno y gas carbónico todo el
tiempo, los vuelven a usar y lo reciclan. A esto se le llama el ciclo del oxígeno.
Fig. 99: El oxígeno es indispensable para los organismos aeróbicos.
El oxígeno molecular presente en la atmósfera y el disuelto en el agua interviene en muchas
reacciones de los seres vivos. En la respiración celular se reduce oxígeno para la producción
de energía y generándose dióxido de carbono, y el proceso de fotosíntesis se origina oxígeno
y glucosa a partir de agua, CO2 y radiación solar. El oxígeno le confiere un carácter oxidante
a la atmósfera. Se formó por fotólisis del agua (H 20), formándose H1 y 02.
El oxígeno es ligeramente soluble en agua, disminuyendo su solubilidad con la temperatura.
Condiciona las propiedades redox de los sistemas acuáticos. Oxida materia biorgánica
dando el dióxido de carbono y agua.
CICLO HIDROLÓGICO
En la atmósfera, con la ayuda del aire y del Sol, el vapor de agua se convierte en humedad,
niebla, neblina, rocío, escarcha y nubes. Y como nieve sobre las montañas, o como lluvia o
granizo en los valles, se escurre en la tierra, donde la recogen los ríos; y de los ríos va al
mar. El mar retiene la sal del agua (que recogió del suelo, la tierra y las rocas que se
encontraban en los lugares por donde pasa el río) y la envía a la atmósfera, pura y evaporada.
De la atmósfera, el agua cae como lluvia y baja sobre los prados y los campos, nutre las
cosechas y la fruta, y corre por los troncos y ramas de las plantas y árboles, llenándolos de
flores. Al encontrar grietas en las rocas y el suelo, el agua penetra hacia adentro de la tierra,
formando los ríos subterráneos que llenan los pozos; a veces sale en pequeñas cascadas o
manantiales. A todo este proceso se le llama El Ciclo Hidrológico, y gracias a él,
probablemente tú volverás a beber esta misma agua cien veces durante toda tu vida.
Aunque el agua está en movimiento constante, se almacena temporalmente en los océanos,
lagos, ríos, arroyos, cuencas, y en el subsuelo. Nos referimos a estas fuentes como aguas
superficiales, aguas subterráneas.
Fig. 100: El agua se renueva gracias al ciclo hidrológico y constituye el Recurso Hidrológico.