Ecología: Guía Práctica para el Curso - UNAL Palmira

Guía Práctica para el Curso de Ecología
(versión Jueves, 15 de Mayo de 2017)
Joel Tupac Otero Ospina.
Profesor Titular
Grupo de Investigación en Orquídeas Ecología Y Sistemática
Vegetal
Departamento de Ciencias Básicas
Facultad de Ingeniería y Administración
Universidad Nacional De Colombia, Sede Palmira
Este documento en material de apoyo para el curso de Ecología (5000440) que se dicta en el Departamento de Ciencias
Básicas de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Palmira para los programas de Ingeniería Ambiental, y Agronomía.
Ninguna parte de esta publicación puede ser reproducida, almacenada en sistema recuperable o transmitido en ninguna
forma o por ningún medio electrónico, magnético, fotocopia, grabación u otro, sin permiso escrito del autor.
Textos: © Joel Tupac Otero Ospina
Este documento debe citarse como:
Otero, J.T. 2016. Guía práctica para el estudio de Ecología. 1. Ed. Serie de publicaciones Especiales,
Grupo de Investigación en Orquídeas, Ecología, y Sistemática vegetal. Departamento de Ciencias
Básicas, Facultad de Ingeniería y Administración. Palmira. 96 p.
1
Guía Práctica para el Curso de Ecología
Grupo de Investigación en Orquídeas Ecología Y
Sistemática Vegetal.
Departamento de Ciencias Básicas, Facultad de
Ingeniería y Administración.
Instituto de Estudios Ambientales, IDEA, Palmira.
Universidad Nacional De Colombia, Sede Palmira.
2
Contenido
Prologo
6
Instrucciones para la elaboración de los informes de las prácticas.
7
Capítulo 1: Ecología: una ciencia multidisciplinaria.
9
Taller I. Principios básicos de la Ecología.
9
Guía para la elaboración de un proyecto de Investigación en Ecología
11
Práctica I: Haciendo preguntas en Ecología
16
Capítulo 2: Condiciones para la vida: luz, temperatura, periodicidad.
20
Taller II. Condiciones para la vida.
20
Práctica 2: Haciendo preguntas en Ecología
22
Capítulo 3: Variacion Climatica.
26
Taller 3. Factores que afectan la variación climática.
26
Práctica 3: Patrones globales del clima
27
Capítulo 4: Agua, nutrientes y suelo
34
Taller 4. Factores que afectan la variación climática.
34
Práctica 4: Patrones globales del clima
37
Capítulo 5: Patrones de ciclos vitales.
41
Taller 5. Ciclos de vida.
41
Práctica 5: Patrones globales del clima
43
3
Capítulo 6: Estructura poblacional. Regulación intraespecifica de las poblaciones.
Competencia.
45
Taller 6. Propiedades de las poblaciones.
45
Práctica 6: Estructura poblacional de Tillandsia recurvata (Bromeliaceae)
47
Capítulo 7: Interacciones entre especies: Competencia, depredación y parasitismo.
50
Taller 7. Interacciones entre especies.
50
Práctica 7:
51
Predación de gusanos de plastilina.
Capítulo 8: Interacciones entre especies: mutualismo
56
Taller 8. Interacciones Biologicas.
56
Práctica 8:
58
Predación de gusanos de plastilina.
Capítulo 9: El humano y las poblaciones naturales.
60
Taller 9. Efecto del desarrollo humano en los ecosistemas.
60
Práctica 9: Cambios urbanos de la fauna.
63
Capítulo 10: Estructura de las comunidades.
65
Taller 10. Comparaciones básicas entre comunidades bióticas.
65
Práctica 10: Estructura de la comunidad de aves del campus UNAL Palmira.
67
Capítulo 11: Dinámica de las comunidades.
69
Taller 11. Cambios temporales y espaciales de las comunidades.
69
Práctica 11: Variación espacial de comunidades de hormigas en el campus.
71
Capítulo 12: Ecologia del Paisaje.
73
Taller 12. Estructura del paisaje.
73
Práctica 12. Ecología del paisaje del campus
76
Capítulo 13: Ecosistemas. Productividad. Estructura trófica.
77
4
Taller 13. Productividad y estructura trofica
77
Práctica 13. Incremento de biomasa aérea en arboles del campus
80
Capítulo 14: Ciclos biogeoquímicos. Ecosistemas del Globo.
82
Taller 14. Ciclos de nutrientes.
82
Práctica 14. Ciclo de carbono en el campus
84
Capítulo 15: Cambio Ambiental Global. Conservación.
85
Taller 15. Crecimiento poblacional humano y sostenibilidad.
85
Práctica 15. Flora urbana de algunos parques de Palmira
87
Capítulo 16: Presentación de investigaciones.
89
Taller 16. Taller de redacción de artículos científicos.
89
Agradecimientos
91
Referencias Bibliograficas
92
5
Prólogo
La ecología es una ciencia que, a pesar de considerarse reciente en comparación con otras
ciencias naturales, ha adquirido una vigencia cada día más significativa para la sociedad
moderna. El entendimiento de los procesos que determinan los patrones de distribución y
abundancia de las especies es significativo ya que tiene aplicaciones en los sistemas de
producción agropecuarios, en el control de plagas que afectan las sociedades humanas, y en
procesos de conservación de la biodiversidad. La ecología moderna puede dividirse en
diversas escalas de complejidad que incluyen los factores físicos que permiten el desarrollo
de las diversas formas de vida, los procesos de interacciones entre especies y los procesos
de poblaciones específicas.
Las alteraciones que las sociedades humanas han causado al entorno natural, han generado
“laboratorios” que permiten comprender el funcionamiento de los ecosistemas y las reglas
que determinan las complejas interacciones de las especies que allí habitan. La creciente
disponibilidad de información ha generado explicaciones y alternativas a una gran variedad
de fenómenos propios de esta ciencia. La ecología ya no es una ciencia especifica de los
biólogos, sino que ahora es de interés para una amplia gama de profesionales que de una u
otra manera interactúan con sistemas biológicos y con procesos ambientales. Hoy la
ecología es básica para desarrollar sistemas de producción agrícola y pecuario menos
impactantes al entorno. Así mismo, la ecología es de interés para ingenieros ambientales que
busque dar solución a problemas de contaminación, saneamiento ambiental básico y
tratamiento de residuos de la sociedad moderna.
Conservar las formas de vida que han sobrevivido al holocausto de la sociedad moderna
debe ser una prioridad para diferentes profesionales del futuro. Esto podrá permitir el
funcionamiento de los “neoecosistemas” que han aparecido con la actividad humana reciente
y, por lo tanto, la sobrevivencia de nuestra propia especie.
El curso de Ecología (código 5000440) hace un recorrido histórico de la disciplina ecológica
como ciencia y del hombre como elemento transformador del entorno, describiendo las
principales fuerzas inherentes a la dialéctica natural. Mediante la realización de prácticas de
6
campo a sitios predeterminados, el objetivo último de esta guía es ubicar el papel del ser
humano en el contexto naturaleza-cultura y visualizar diferentes procesos en los ecosistemas
naturales.
Se proponen talleres teóricos que ayudarán al estudiante a prepararse para desarrollar la
discusión de las clases magistrales. La idea es que los estudiantes adquieran la destreza de
debatir aspectos polémicos de la ecología y que adquieran nociones básicas de la disciplina.
Adicionalmente, la guía posee actividades prácticas que los estudiantes podrán relacionar
con algunos de los temas discutidos en las clases teóricas. En dichas actividades los
estudiantes colectarán, analizarán datos y adquirirán la destreza de escribir reportes
científicos y técnicos. En la primera parte de la guía se describe las normas generales para la
presentación de dichos informes.
Instrucciones para la elaboración de los informes de las prácticas.
Las prácticas de laboratorio se debe realizar siguiendo el formato de un artículo científico.Es
decir, deben tener titulo, lista de autores, resumen, introducción, materiales y métodos,
resultados, discusión, y literatura citada. El trabajo debe ser original, fruto de la construcción
intelectual de los autores.
El titulo debe ser llamativo y explicativo del contenido del documento. Debe tener un máximo
de 20 palabras que resuman el objetivo de la práctica. La lista de autores debe incluir las
personas que participaron en la creación del documento. Autoría honorífica no es deseable.
El criterio para ser autor del informe es haber participado significativamente en la toma y
análisis de datos, y en la escritura del documento.
La introducción debe explicar por qué se realizó el estudio, cuáles son las premisas bajo las
cuales se realiza la investigación y por qué es importante haber realizado dicho estudio. Los
párrafos de la introducción deben ir de lo general a lo particular. El primer párrafo de la
introducción debe presentar las premisas generales bajo las cuales se realiza la
investigación. El último párrafo de la introducción debe presentar los objetivos generales del
7
estudio, las preguntas de investigación, las hipótesis de trabajo y los resultados esperados
del estudio.
En la sección de materiales y métodos, se debe explicar con claridad y detalle, los
procedimientos con los cuales se realizó el estudio. Describe el sitio de estudio, el proceso
de toma de datos y los materiales y equipos empleados, las metodologías de análisis
utilizadas en el estudio. Debe incu¡luir referencias bibliográficas.
Los resultados deben presentar de manera concisa los datos que se colectaron en el estudio.
Debe estar acompañada de gráficas y figuras que permitan una interpretación más clara de
los datos colectados o de los análisis realizados. Las tablas y figuras deben ser auto
explicativas, es decir, que no se necesita leer el texto para entenderlas, por ello, tanto tablas
como figuras deben tener una leyenda que explique los elementos necesarios para su
interpretación. El informe debe presentar en la sección de anexos, los datos crudos que
fueron analizados.
La discusión debe poner en contexto los hallazgos del estudio. Los párrafos de la discusión
deben ir organizados de lo particular de los resultados a lo general de las grandes preguntas
que inspiraron el estudio. En el primer párrafo de la discusión, se debe hacer un resumen de
los resultados y una interpretación de los mismos en el contexto de las preguntas de
investigación del trabajo. El resto de la discusión debe poner en contexto los hallazgos de la
investigación con el cuerpo del conocimiento de área de estudio. Por lo tanto, se debe
comparar los resultados con los obtenidos por otros investigadores. El último párrafo de la
discusión debe relacionar los hallazgos del estudio particular con las grandes preguntas
presentadas en el primer párrafo de la introducción.
Los postulados del estudio presentados en la introducción, los métodos y la discusión deben
estar soportados por información bibliográfica. Por lo tanto, se debe realizar una citación
bibliográfica apropiadas En el cuerpo del informe deben aparecer las citas en formato APA.
Al final del documento debe haber una sección de literatura citada, usando el mismo formato.
La originalidad del trabajo podrá ser evaluada con herramientas tecnológicas disponibles.
8
Capítulo 1:
Ecología: una ciencia multidisciplinaria.
Taller I. Principios básicos de la Ecología.
Objetivo: Con el desarrollo de este taller el estudiante comprenderá los procesos que han
permitido el desarrollo de la Ecología como ciencia.
La ecología es una ciencia reciente, en comparación con otras ciencias naturales. La Ecología
es considerada una ciencia multidisciplinaria compleja que pretende utilizar diferentes áreas
del conocimiento en torno a preguntas particulares.
a) Defina la Ecología.
b) ¿En qué se diferencia la Ecología del Ecologismo?
c) ¿Defina los términos población, comunidad y ecosistema?
d) ¿Por qué la Ecología es considerada una Ciencia Interdisciplinaria e Integradora?
e) ¿Qué disciplinas aportan al estudio de la Ecología?
f) ¿Qué elementos teóricos de cada una de las siguientes ciencias se relacionan con la
Ecología? Biología, Física, Geografía, Química, Matemáticas.
g) ¿Cuál es la diferencia entre Autoecología y Sinecología? De un ejemplo de cada una.
9
h) Dentro del cuadro a continuación, describa en orden cronológico los principales eventos
que han marcado el desarrollo histórico de la Ecología.
ANTIGUA
(1500 a. de C. al siglo
MEDIA
(Siglo V-XV)
EDAD
MODERNA
(Siglo XV- XVIII)
V
CONTEMPORÁNEA
(Fines del siglo XVIII
a la fecha)
i) ¿Cuáles son los pasos del método científico?
j) ¿Qué es una hipótesis? ¿Qué diferencia hay entre una hipótesis nula y una hipótesis
alterna?
k) ¿Qué es un modelo y qué diferencia hay entre un modelo y una hipótesis? ¿En la ciencia
qué es una ley?
10
Guía para la elaboración de un proyecto de Investigación en Ecología
La generación de conocimiento en Ecología es un proceso metódico que utiliza el método
científico como metodología fundamental. El Método científico es una serie de pasos que
responde preguntas de investigación de manera ordenada y metódica. Este método
desarrolla hipótesis de trabajo que son evaluadas mediante la confrontación de resultados
con predicciones hipotéticas que asumen que las hipótesis son verdaderas y que las
metodologías a evaluar son las apropiadas para dicha confrontación. Posteriormente, se
comparan los resultados obtenidos con las predicciones propuestas y se acepta o no la
hipótesis de trabajo. Por lo tanto, el proceso de elaboración de los proyectos de investigación
en Ecología requiere una planificación y el planteamiento de las preguntas de investigación y
de métodos de evaluación que permitan evaluar las hipótesis de trabajo.
La Investigación en ciencias ecológicas pueden dar respuestas a preguntas basadas en la
sostenibilidad medioambiental. Estas preguntas son de carácter descriptivo y pretenden
generar información básica de un sitio, un hábitat, un proceso una población o un
ecosistema. El próximo nivel de preguntas ecológicas es el Cómo. Estas preguntas
pretenden comprender los procesos que ocurren en una población, en una comunidad o en
un ecosistema. Un tercer nivel corresponde a la pregunta Por Qué. Estas preguntas
pretenden dar una explicación evolutiva a los procesos ecológicos.
La formulación de un proyecto de investigación en Ecología requiere una Planificación en la
preparación del proyecto de investigación. Para ello se deben establecer 12 pasos
fundamentales.
Paso 1. Elección del tema de investigación
El primer paso es determinar la temática de investigación. Para ello, se requiere definir las
áreas de la ecología que nos despiertan un interés particular. El interés puede nacer de
gustos o preferencias por temáticas especificas o por grupos biológicos de interés. Lo ideal
es que el investigador tenga un gusto por el tema que va a investigar, lo cual le generará un
entusiasmo que facilitará todo el proceso de investigación. También es importante tener
11
disponibilidad de los recursos que se requieren para la investigación que permitan la
viabilidad de la investigación.
Una fase fundamental en la selección del tema de investigación es la revisión de la literatura
disponible. ¿Cuáles las principales preguntas de investigación dentro de la temática
general?, ¿Qué metodologías han sido utilizadas para responder las peguntas de
investigación más relevantes?, ¿Cuál es la importancia de investigar en la temática
seleccionada? Esas preguntas se deben responder con base en la información publicada
disponible.
Paso 2. Delimitación del tema de investigación
El segundo paso es crucial para el éxito de la investigación, porque cada tema de
investigación tiene infinidad de preguntas que pueden ser abordadas desde diversos puntos
de vista. La realidad es que no podemos responder todas las preguntas sobre un tema
particular. Para ello debemos delimitar la investigación y analizar la viabilidad para el
desarrollo del proyecto. Dicha viabilidad se evalúa a partir de los límites que establecen la
temática seleccionada, los recursos disponibles, y la capacidad para el desarrollo de la
investigación. Es de vital importancia identificar cuáles son las suposiciones básicas dentro
del proceso de investigación que deben ser tenidas en cuenta para la investigación.
Paso 3. Identificación del problema de estudio
El problema de estudio es la pregunta que nace a partir de una observación que realiza en el
marco conceptual de la temática de investigación seleccionada. En el caso de la
investigación Ecológica, los problemas de estudio están enmarcados en los vacíos de
conocimiento, en resultados contradictorios o explicaciones de fenómenos reportados por
investigaciones anteriores.
El problema de estudio debe tener un planteamiento que describa los conceptos que se
pretenden estudiar y los elementos del problema, es decir aquellas observaciones, hechos
empíricos, conjeturas, sospechas y predicciones que no han sido verificadas. En este paso
se debe determinar si la investigación va a ser descriptiva o hipotético deductiva.
12
Paso 4.Definición de objetivos
Definir los objetivos es un paso fundamental en la investigación porque delimita
específicamente los alcances del proyecto. Un objetivo es un enunciado corto y sucinto que
expresa la esencia de lo que se pretende realizar en la investigación. Al final de la
investigación, los logros del proyecto son evaluados con base a los objetivos. Existen dos
niveles jerárquicos dentro de los objetivos. El objetivo más abarcador es el “objetivo general”,
un enunciado claro y preciso de las metas del proyecto. De menor jerarquía son los
“objetivos específicos” que indican lo que se pretende realizar en cada etapa particular del
proyecto de investigación.
Paso 5. Descripción del marco teórico
Toda investigación se basa en una serie de bases teóricas que determinan sus suposiciones,
los alcances explicativos y las bases metodológicas. Por lo tanto, el marco teórico de la
investigación define su contexto siendo el punto de referencia que define el respaldo
contextual de la investigación. Dentro de este contexto hay que explicar claramente las
teorías en las que se basa el estudio y le dan soporte a las predicciones que se puedan
hacer al plantear la hipótesis de trabajo (ver más adelante). El marco teórico también le
permite al investigador determinar la justificación del estudio a realizar. ¿Por qué se debe
realizar dicho proyecto?, ¿a quién va a beneficiar el proyecto?
Paso 6. Planteamiento de la hipótesis de trabajo
Después de haber definido la pregunta de investigación se define la hipótesis de trabajo. La
hipótesis es una posible respuesta a nuestra pregunta de investigación. La hipótesis de
trabajo puede ser el resultado de nuestras percepciones con relación a la pregunta de
investigación.
En muchas ocasiones en Ecología se proponen hipótesis nulas, en las cuales no existen
diferencias entre los tratamientos o los tratamientos no tienen un efecto significativo sobre
una variable respuesta de interés, por ejemplo, cuando se realizan análisis estadísticos de
los datos colectados en el proyecto.
13
Paso 7. Selección de la metodología
Una vez planteada la hipótesis de trabajo, se requieren desarrollar metodologías que
permitan poner a prueba la hipótesis. En este momento es clave tener en cuenta las
predicciones que se puedan realizar en caso de que la hipótesis planteada sea verdadera.
También es claro determinar cuáles son los supuestos que implican la implementación
metodológica y los análisis de los datos. Cada proyecto en particular debe incluir
metodologías apropiadas para evaluar las hipótesis de trabajo y por lo tanto tendrá
suposiciones específicas. Una vez se tenga definida la metodología es conveniente hacer un
listado de todas las actividades requeridas en el proyecto para realizarlo. La metodología
permite generar las actividades requeridas para realizar el proyecto.
Paso 8. Definición de cronograma de actividades
El cronograma de actividades implica definir cuándo se realizarán las actividades propuestas
en la metodología. En ese sentido, el cronograma se presenta como una tabla con las
actividades y el momento en el cual se hará su ejecución.
Paso 9. Establecimiento del presupuesto
El presupuesto es la consolidación del costo económico del proyecto discriminado por los
rubros necesarios para poder dar cumplimiento a las actividades del proyecto. En caso que el
proyecto tenga varias fuentes de financiación, se debe discriminar cada rubro y el origen de
la financiación.
Paso 10. Colección de datos
Para ejecutar el proyecto, se debe colectar los datos siguiendo los lineamientos
metodológicos planteados de manera que se puedan poner a prueba las hipótesis de trabajo
y teniendo en cuenta las asunciones que están implicadas en el proyecto. Los datos deben
ser recopilados y tabulados para su posterior análisis. Es importante determinar estrategias
para evitar la pérdida de información del proyecto.
Paso 11. Análisis de datos
14
Los datos del proyecto deben ser analizados de forma apropiada. Con datos ecológicos es
necesario hacer análisis estadísticos apropiados.
Paso 12 Escritura del informe final.
Finalmente, se debe redactar el informe final siguiendo el modelo general de la investigación,
el cual incluye una introducción donde se postuló que se hizo en el proyecto, la metodología
que plantea las metodologías utilizadas en el proyecto, los resultados, donde se determina
que se encontró y la discusión que plantea los alcances del estudio. Además, el informe debe
tener la literatura citada en el documento.
15
Práctica I:
Haciendo preguntas en Ecología
Objetivo: El estudiante desarrollará destrezas para hacerse preguntas en Ecología, plantearse
hipótesis de trabajo, y plantearse alternativas para evaluar sus hipótesis.
Introducción
La Ecología es una ciencia, por lo tanto, utiliza un método sistemático para responder los
interrogantes que se generan en su ejercicio. En dicho método, se sigue una secuencia
lógica de pasos que le permiten evaluar críticamente aseveraciones particulares. Todo inicia
con la observación critica de fenómenos propios de la Ecología. Dicha observación puede
surgir de experiencias propias o de la lectura de observaciones realizados por otros
investigadores que han publicado sobre un tema específico. El ejercicio de la observación
detallada debería generar preguntas críticas en las mentes curiosas de los investigadores.
Dichas preguntas son el segundo paso del método científico. Posteriormente la mente
humana está en la capacidad de generar posibles respuestas a estas preguntas, que en el
argot científico son conocidas como hipótesis. Este es el tercer paso del método científico.
Muchas personas asumen como ciertas las hipótesis planteadas, pero sólo aquellas mentes
más críticas buscan formas de poder evaluar si las respuestas planteadas poseen evidencia
que validen su veracidad. Para ello, diseñan experimentos en los cuales se pueden hacer
predicciones con relación a las hipótesis planteadas. “Si mi hipótesis es cierta espero
encontrar algo específico”. Después de realizar la experimentación, se recopilan los datos
correspondientes que se analizan de acuerdo con los requerimientos específicos del
experimento planteado. Si los resultados de ajustan a las predicciones planteadas se acepta
la hipótesis de investigación planteada. Esto obviamente, depende de que todas las
asunciones planteadas en el experimento sean verdaderas. Con esto en mente, se toma la
decisión de aceptar o rechazar la hipótesis de trabajo. Finalmente, como ciencia, los
resultados deben ser reportados en el formato de un artículo científico.
Metodología
16
En un recorrido por el campus observe al menos cinco fenómenos que puedan ser
estudiados por la Ecología. De los fenómenos observados escoja el que más le interese y
plantee al menos tres posibles preguntas de investigación. De éstas, escoja la pregunta que
más le interese y plantee una hipótesis de trabajo.
A. Fenómenos que puedan ser estudiados por la Ecología.
1. _________________________________________________________
2. _________________________________________________________
3. _________________________________________________________
4. _________________________________________________________
5. _________________________________________________________
Fenómeno escogido ____
B. Preguntas de Investigación:
1. _________________________________________________________
2. _________________________________________________________
3. _________________________________________________________
Pregunta escogida ____
C. Hipótesis de trabajo.
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
D. ¿Cómo podría evaluar si su hipótesis es verdadera?
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
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__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
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__________________________________________________________________________
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__________________________________________________________________________
E. ¿Que esperaría observar si su hipótesis es verdadera?
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__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
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__________________________________________________________________________
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__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
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F. Represente gráficamente sus predicciones
G. Escriba al menos tres consideraciones que está asumiendo al plantear su hipótesis y
predicciones
1.
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
2.
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
3.
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
19
Capítulo 2:
Condiciones para la vida: luz, temperatura, periodicidad
Taller II. Condiciones para la vida
Objetivo: Con el desarrollo de este taller, el estudiante comprenderá la variación de las
condiciones físicas en el planeta y cómo dichas condiciones determinan los patrones de
distribución y abundancia de los organismos en el planeta.
Introducción
La vida, como la conocemos hoy en día, no se puede desarrollar en cualquier lugar. Los
lugares donde se desarrolla la vida deben cumplir con una serie de características
particulares de luz, y temperatura. Esto se debe a que el agua líquida, sustancia esencial
para la vida, solo ocurre bajo condiciones particulares. Las ciencias que estudian el ambiente
físico de la materia son la geología, la meteorología y la hidrología. Estas ciencias son
fundamentales para entender la distribución y abundancia de los organismos en el planeta.
Muchos de los factores físicos para la vida están regulados por el clima. Este clima es
variable a lo largo del globo terráqueo y dicha variación determina la presencia de las
diferentes formas de vida a lo largo del planeta.
a) ¿Cuál es la zona del planeta con mayor incidencia de luz solar?
b) ¿Qué efecto tiene la variación de la incidencia solar en el planeta sobre los promedios
anuales de temperatura?
c) ¿Qué efecto tiene la inclinación del planeta sobre las estaciones de las zonas
templadas? ¿Qué pasaría si la tierra no tuviera esa inclinación?
20
d) ¿Qué efecto tiene la rotación de la tierra sobre su propio eje en cuanto a la duración del
día y la noche?
e) ¿Por qué el aire caliente tiende a ascender en la atmósfera? ¿Cómo varía la humedad
relativa a medida que el aire va ascendiendo por una colina o cordillera? ¿Por qué la
vertiente occidental de la cordillera occidental en Colombia es más humeda que la
vertiente oriental de la misma cordillera?
f) ¿Qué es la zona de convergencia intertropical? y ¿cómo varía durante el año?
g) ¿Cuáles son los patrones de circulación atmosférica global?
h) ¿Cuáles son las zonas más lluviosas del mundo?
21
Práctica 2:
Efecto de la incidencia de la luz en la morfología de las hojas de
Pseudoelephanthopus spicatus (Asteraceae)
Objetivo: El estudiante identificará el efecto de condiciones ambientales contrastantes sobre
las características morfológicas de órganos vegetales aplicando metodologías estadísticas.
Introducción
Los factores ambientales afectan la morfología de los órganos vegetales porque las plantas
al no tener la capacidad de moverse por sí solas, deben adaptarse al ambiente que las
rodea. Los vegetales requieren de agua y de luz solar para hacer la fotosíntesis. En este
proceso, las hojas absorben CO2 de la atmosfera a través de los estomas y lo transforman en
moléculas de glucosa con el aporte energético de la luz solar. La apertura de los estomas,
sin embargo, también genera la perdida de vapor de agua por las hojas mediante el proceso
de la transpiración. Por tal motivo, las plantas deben conservar un balance hídrico que les
permita absorber suficiente CO2 para su crecimiento, pero sin deshidratarse.
Los diferentes ambientes presentan condiciones variables para la vida de los vegetales. Un
factor determinante en esta variación espacial del ambiente, es la disponibilidad de luz. La
luz solar varia espacialmente porque diferentes factores interceptan los rayos solares. Las
capas de la atmosfera filtran la energía solar que puede llegar a las hojas. Un factor
importante en la intercepción solar es la nubosidad. En las zonas boscosas la parte superior
de la vegetación forma una capa de máxima captación solar que se denomina dosel. Más
abajo la intensidad lumínica va disminuyendo por la captación de las hojas de los diferentes
estratos vegetales. Las hierbas terrestres captan mucha menos luz que cualquier planta con
hojas en estratos superiores. Por tal motivo es de esperar que exista variación en la
morfología de las hojas de una especie que están expuestas a condiciones contrastantes de
luz.
Pseudelephantopus spicatus (Juss. ex Aubl.) C.F. Baker es una herbácea de la familia
de las compuestas (Asteraceae), que tiene tolerancia a la sombra, pero también puede
22
sobrevivir en condiciones de libre exposición solar. La especie es considerada maleza en
muchos cultivos tropicales. Para la presente práctica nos hemos planteado la pregunta
¿Cómo varían las características foliares de P. spicatus bajo condiciones contrastantes de
luz? La hipótesis nula de este estudio es que no existen diferencias en los parámetros
evaluados entre las diferentes condiciones lumínicas examinadas. Si nuestra hipótesis es
verdadera, esperamos que las hojas de ambientes lumínicos no difieran estadísticamente de
las hojas de la misma especie bajo condiciones de sombra.
Materiales
1. Regla
2. Libreta de campo
Metodología
En el campus de la Universidad Nacional de Colombia, sede Palmira se ubicarán zonas de
sombra (zonas donde al mirar al zenit presenten cobertura arbórea desde los 4 puntos
cardinales) y de libre exposición solar (zonas donde al mirar al zenit no haya cobertura
arbórea desde ninguno de los 4 puntos cardinales) donde haya individuos de P. spicatus. De
éstos, se seleccionarán al azar 30 individuos por cada zona de estudio a los cuales se les
medirá el largo y el ancho de la hoja más grande. Los datos se registrarán en centímetros
con un decimal en la siguiente tabla.
23
A. Tabla de datos en cm.
No.
Sol / Largo
Sombra/Largo
Sol /Ancho
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Promedio
Desviación
estándar
T-Student
P
24
Sombra/Ancho
Análisis estadístico
Analice si sus datos tienen una distribución normal. Calcule el promedio y la desviación
estándar de las medidas. Para los datos de largo y ancho haga una prueba de t-Student para
evaluar la hipótesis de trabajo. Calcule el valor de t-Student y la probabilidad asociada.
Explique si acepta o rechaza la hipótesis nula.
Respuesta:
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Represente gráficamente sus resultados (incluir registro fotográfico).
TAM AÑ O D E LAS HOJAS D E P SE UD OE LE P HAN TOP US SP ICAT US
BA JO CON D ICION ES CON T RASTAN T ES D E LUZ
20
18
16
14
12
sol
10
sombra
8
6
4
0
0
0
0
2
0
LARGO
ANCHO
25
Capítulo 3:
Variación climática
Taller 3. Factores que afectan la Variación climática
Objetivo: Con el desarrollo de este taller el estudiante reconocerá los factores que afectan la
variación climática a diferentes escalas espaciales.
Introducción
Los factores climáticos afectan la determinación de las zonas de vida. Las adaptaciones de
las plantas y los animales al entorno físico les permite sobrevivir en zonas de vida
particulares. Así pues, los organismos del bosque húmedo tropical no tienen el mismo éxito
en zonas más secas.
a) ¿Qué diferencia hay entre clima y tiempo atmosférico?
b) ¿Cuáles son los criterios para clasificar las diferentes zonas de vida?
c) ¿Cómo afecta el cambio climático la distribución y abundancia de los organismos en el
planeta?
d) ¿Por qué las zonas de menor elevación poseen mayor temperatura que las zonas de
mayor elevación?
e) ¿Qué son los pisos térmicos?
f) ¿Cómo afecta la presencia de la cordillera de los Andes ,la variabilidad climática de
Colombia?
g) ¿Qué es el fenómeno del niño y cómo puede afectar las diferentes formas de vida en
nuestro país?
h) ¿Por qué es tan difícil predecir el clima en un lugar determinado?
26
Práctica 3:
Patrones globales del clima
Objetivo: El estudiante identificará el efecto del clima sobre la distribución y abundancia de los
organismos en el ecosistema.
Introducción
Los patrones climáticos globales dependen de la incidencia solar y los regímenes de
precipitación, lo cual afecta directamente la temperatura, la humedad relativa y las horas de
iluminación directa que una región percibe. Estos patrones climáticos son factores muy
importantes determinando a su vez, los patrones de distribución y abundancia de las
especies en sus rangos geográficos. Así pues, hay especies adaptadas a zonas áridas que
no toleran las condiciones de alta humedad y visceversa.
Metodología
Ubique las corrientes marinas en el mapamundi diferenciando las corrientes frías en azul y
las corrientes cálidas en rojo. Ubique en el mapamundi los siguientes desiertos:
1. Atacama, 2. Arabia, 3 .Australia, 4. Kalahari, 5. Sahara, 6. Sonora, 7. Namibia.
Ubique las siguientes zonas de alta pluviosidad:
1. El Chocó, 2. Puerto López, 3. Colinas de Khasi, 4. Ureca, 5. Monte Waialeale (Hawái), 6.
Yakushima, 7. Milford Track, 8. La jungla de Borneo.
27
¿Qué correlación observa entre la ubicación de los desiertos, las zonas de alta precipitación
y las corrientes marinas?
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Tomando los datos disponibles de la página meteorológica del IDEAM
(http://bart.ideam.gov.co/cliciu/cali/precipitacion.htm) grafique los promedios anuales de
28
precipitación mensual para la estación climática del AEROPUERTO ALFONSO BONILLA
ARAGON (Palmira). Compárela con la de Buenaventura y con la de Santa Marta.
Grafique los promedios anuales de temperatura mensual para una localidad tropical y para
una localidad de la zona templada
Palmira
mm
Precipitacion promedio mensual
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
Mes
Buenaventura
29
ago
sep
oct
nov
dic
mm
Precipitacion promedio mensual
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
sep
oct
nov
dic
Mes
Santa Marta
mm
Precipitacion promedio mensual
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
Mes
30
ago
¿Cómo podría describir el régimen de precipitación encontrado para la localidad?
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
¿Qué diferencias puede observar en los patrones de precipitación de las treslocalidades?
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
31
¿Qué factores determinan el patrón de precipitación en su localidad escogida?
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
.
32
Basado en los datos de temperatura promedio y de precipitación promedio anual mapee los
diferentes ecosistemas de Colombia.
33
Capítulo 4:
Agua, nutrientes, suelo
Taller 4. Factores abióticos
Objetivo: Con el desarrollo de este taller el estudiante comprenderá cómo diferentes factores
(agua, nutrientes y suelo), influyen en los patrones de distribución y abundancia de los
organismos en el planeta.
Introducción
Las condiciones para la vida se originaron en el ambiente acuático. Posteriormente, la vida fue
conquistando el ambiente terrestre hasta manifestarse en la diversidad de formas que vemos
hoy. La vida como la conocemos se basa en la presencia de agua y unos cuantos elementos
mayoritarios tales como el carbono, el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, el fósforo y el
potasio. Los compuestos que contienen estos elementos en las moléculas que hacen parte de
la vida se llaman nutrientes. Tanto animales como vegetales y microorganismos requieren
diferentes nutrientes y condiciones del ambiente físico. En este taller estudiaremos diferentes
formas de nutrición en nuestro planeta.
a) ¿Qué requerimientos específicos deben tener los organismos que vienen en
ambientes terrestres y en qué se diferencian de aquellos que viven en ambientes
acuáticos?
b) ¿Cómo varia la penetración de la luz en ambientes acuáticos y en ambientes
terrestres?, ¿Por qué esta condición puede afectar los patrones de distribución y
abundancia de los organismos?
c) Describa de forma esquemática el ciclo del agua.
34
d) Describa la molécula del agua. ¿Por qué el agua tiene un alto calor especifico y qué
características le permiten absorber y liberar energía calórica?
e) ¿Qué es una termoclina y cómo afecta a los ecosistemas acuáticos?
f) ¿Cómo afecta la salinidad a la vida en el agua?
g) ¿Cómo afecta el pH a la vida en el agua?
h) ¿Qué causa las mareas?
i) ¿Cómo se forma el suelo? ¿Qué es la meteorización?
j) ¿Qué es la capacidad de intercambio catiónico de un suelo?
k) ¿Qué influencia tiene el pH en la liberación de nutrientes del suelo?
l) ¿Qué efecto tiene la salinización del suelo en la nutrición de las plantas?
m) Mencione las adaptaciones de las plantas y los animales a ambientes húmedos, secos,
salinos, cálidos y fríos. Llene la siguiente tabla:
Ambiente
Animales
Plantas
Húmedo
Seco
35
Salino
Cálido
Frío
36
Práctica 4:
Efecto de la salinidad en la germinación de semillas
Objetivo: El estudiante identificará el efecto de la salinidad del suelo sobre la germinación de
semillas de frijol Phaseolus vulgaris (Fabaceae).
Introducción
Las semillas son estructuras vegetales originadas a partir de óvulos fecundados que le sirven
a las plantas para su propagación. Un paso fundamental para el establecimiento de nuevas
plantas es la germinación. Este es un proceso mediante el cual, la semilla absorbe agua
iniciando procesos metabólicos que rompen el periodo de dormancia. Sin embargo, no todas
las condiciones son apropiadas para la germinación de las semillas ya que algunas
condiciones adversas inhiben los procesos de germinación. Los factores que han sido
identificados como críticos para la germinación pueden variar de especie a especie, pero en
general la disponibilidad de agua, nutrientes y luz adecuada son factores determinantes. La
salinidad es un factor que puede afectar a los vegetales ya que las células deben tener un
balance osmótico.
Materiales
30 vasos plásticos
Algodón
Agua destilada
Sal de cocina (NaCl)
Balanza
Probeta
90 Semillas viables de frijol
3 botellas de gaseosa de 2.5 litros.
Marcador indeleble.
Metodología
Llene con algodón los vasos en un 30% procurando que todos los vasos tengan la misma
cantidad de suelo. En cada vaso ponga diez semillas viables de frijol y rotule el vaso
respectivo con el tratamiento y el número de repetición correspondiente de acuerdo con la
tabla de datos (ver más abajo). El experimento tendrá tres tratamientos; una dilución alta
(100 gramos en un litro de agua), una dilución baja (10 gramos en un litro de agua), y un
control con agua sin sal. Haga las dos diluciones de sal y agua (defina la concentración), y
37
almacénela en recipientes plásticos rotulando las diluciones preparadas y el agua para el
control. Empape el algodón de cada vaso con la dilución de sal correspondiente. Haga un
monitoreo diario del proceso de germinación y rehidrate el algodón utilizando la solución
correspondiente. Después de 7 días llene la siguiente tabla de datos registrando el número
de semillas registrada en cada vaso (unidad experimental).
Tabla de resultados
Repetición/Tratamiento Salinidad Alta
Salinidad Baja
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Promedio
Desviación estándar
38
Control
Análisis estadístico
Analice si sus datos tienen distribución normal. Calcule el promedio y la desviación estándar
de cada uno de los tratamientos. Para los datos registrados realice un análisis de varianza.
Calcule el valor de F y la probabilidad asociada. Explique si acepta o rechaza la hipótesis
nula.
Respuesta:
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
39
Represente gráficamente sus resultados:
N O S E M I L L A S G E R M I N A DA S
10
9
8
No semillas
7
6
5
4
3
2
1
0
alta
baja
Salinidad
Registro Fotografico
40
control
Capítulo 5:
Patrones de ciclos vitales
Taller 5. Ciclos de vida
Objetivo: Con el desarrollo de este taller el estudiante entenderá los diferentes aspectos de
los ciclos de vida de las especies dentro de un ecosistema.
Introducción
Los ciclos de vida de los organismos determinan su capacidad de sobrevivir y reproducirse
en ambiente físicos particulares. El ciclo de vida de un organismo está determinado por
adaptaciones fisiológicas, morfológicas y comportamentales. Por lo tanto, afecta su
posibilidad de sobrevivir bajo unas condiciones ambientales y en la presencia de
interacciones biológicas. La característica más importante del ciclo de vida de un organismo
es la capacidad de reproducirse y para ello debe nutrirse, crecer, sobrevivir y encontrar
pareja. Cada etapa del ciclo de vida tiene diferentes presiones selectivas y para mantener el
éxito reproductivo las especies requieren superar cada una de estas etapas.
a) ¿Qué diferencia hay entre la reproducción sexual y asexual?, ¿Bajo qué condiciones
es más favorable cada una?
b) Describa las diferentes estrategias de reproducción en vegetales. Defina dioica,
monoica y hermafrodita.
c) Describa los diferentes sistemas de apareamiento en animales
d) ¿Por qué la monogamia es frecuente en las aves?
e) ¿Qué es la selección sexual y cómo opera?
f) ¿Qué diferencia hay entre organismos semélparos e iteróparos?
g) Defina el término inversión parental
h) ¿Qué relación hay entre la disponibilidad de alimentos (nutrientes) y la inversión
parental?
41
i) ¿Por qué el esfuerzo reproductivo puede variar con los factores climáticos?
j) ¿Qué es una estrategia reproductivamente estable?
k) ¿Cómo afectan las condiciones ambientales a la evolución de las características del
ciclo de vida?
42
Práctica 5:
Ciclo de vida de las moscas de la fruta
Objetivo: El estudiante comprenderá y definirá la variación de las estrategias reproductivas a
lo largo de los ciclos de vida
Introducción
El ciclo de vida de un organismo es el conjunto de características de crecimiento, desarrollo y
reproducción que posee durante su existencia. El ciclo de vida de cada organismo integra
una serie de características morfológicas, fisiológicas y de comportamiento reguladas por
procesos adaptativos que le permiten al organismo sobrevivir y reproducirse contribuyendo a
su adecuación biológica. Por lo tanto, los organismos deben estar adaptados a su medio
físico y a sus interacciones con otras especies y con individuos conespecíficos. Se destaca
dentro del ciclo de vida las características que le permiten su propia reproducción. El éxito
reproductivo de un individuo se puede medir contando el número de descendientes que
sobreviven hasta poder reproducirse, y es una medida del potencial del individuo de dejar
descendencia fértil.
Las características que magnifican el éxito reproductivo de los organismos dependen del
entorno físico y biológico en el que se desarrolla el individuo y en particular de los recursos
que tiene disponible para su sobrevivencia y para invertir en los procesos reproductivos.
Los insectos holometábolos (con metamorfosis completa) tienen características morfológicas
muy diferentes entre los estados inmaduros y lo estados adultos.
Pregunta de investigación: ¿Cómo varia el ciclo de vida de la mosca de la fruta (Drosophila
melanogaster) en sustratos con diferentes frutas (banano vs. mango)?
Metodología
Materiales

20 frascos de vidrio (de mayonesa) de 100 mL, vacíos lavados y esterilizados.

20 tapas de algodón cubiertas de gasa para tapar los frascos.
43

100 g de banano sin cáscara

20 mL de vinagre blanco de cocina

100 g de mango pelado y sin semilla

1 sobre de levadura para hacer pan

2 sobres de gelatina sin sabor

500 ml de agua fría

500 ml de agua caliente

Moscas de la fruta.
Derretir la gelatina en el agua caliente. Licuar la pulpa de cada fruta en 250 mL del agua fría
por separado y ponerla en recipientes separados. Lavar la licuadora entre las dos
preparaciones para evitar mezclar las frutas. Verter 250 mL del agua caliente con la gelatina
diluida en cada batido de fruta. Agregar 10 mL de vinagre en cada preparación. Revolver el
contenido. Antes de que se enfríe la mezcla, deposite 50 mL de la preparación en cada
frasco. Rotule el tipo de fruta que tiene cada frasco y tápelo con su respectiva tapa de
algodón y gasa. Poner en la nevera hasta que se solidifique la gelatina.
Cuando la gelatina este sólida, poner una pareja (♂ y ♀) de moscas en cada recipiente.
Identifique los diferentes estados dentro del ciclo de vida de las moscas. ¿Cuánto tiempo se
demora en aparecer las primeras larvas? ¿Cuánto tiempo se demora en aparecer las
primeras pupas? ¿Cuánto tiempo se demora en aparecer los primeros adultos? ¿Hay
diferencias entre los dos medios de cultivo? ¿En qué medio hubo mayor tasa reproductiva?
44
Capítulo 6:
Estructura poblacional. Regulación intraespecífica de las
poblaciones
Taller 6. Propiedades de las poblaciones
Objetivo: Con el desarrollo de este taller el estudiante identificará las principales propiedades
de las poblaciones y entenderá los factores relacionados con los procesos que determinan la
estructura y dinámica de las poblaciones.
Introducción
El estudio de las poblaciones es muy importante porque permite entender los factores que
hacen que una población particular crezca en número de individuos o que se reduzca,
incluso hasta la extinción. Gestionar las poblaciones puede ser muy importante para la
conservación de especies amenazadas o para evitar el crecimiento excesivo de las especies
consideradas plagas. Un ejemplo particular de la gestión poblacional es el forrajeo óptimo en
la pesquería comercial. La sobre explotación de peces ha disminuido drásticamente muchas
especies comerciales, e incluso ha causado la extinción de algunas de ellas.
Los individuos hacen parte de un nivel de organización mayor que es la población. Una
población, en sentido ecológico, se define como un grupo de organismos que coexisten en el
tiempo y espacio y que poseen el potencial de reproducirse mutuamente. Por lo tanto, los
organismos de una población pertenecen a la misma especie.
a) ¿Qué diferencia hay entre un organismo unitario y uno modular? ¿Qué efecto puede
tener esta diferencia en estudios de ecología de poblaciones?
b) ¿Cuáles son los tres principales patrones de distribución de una población?
c) ¿Cómo puede calcular la densidad de una población?
d) ¿Qué es la estructura de edad y la proporción sexual de una población?
45
e) ¿Cuál es la diferencia entre crecimiento poblacional geométrico y crecimiento
exponencial?
f) ¿Qué es una tabla de vida y para qué sirve? ¿Qué datos se necesitan para su
construcción?
g) ¿Qué diferencia hay entre una tasa reproductiva neta y una tasa reproductiva absoluta?
h) ¿Cómo se puede saber si una población está creciendo o decreciendo?
i) ¿Qué factores ambientales pueden afectar la tasa de sobrevivencia de los miembros de
una población?
j) ¿Qué factores podrían causar la extinción de una población?
k) ¿Porque una población pequeña es más propensa a la extinción?
l) ¿Qué diferencia hay entre un modelo exponencial y un modelo logístico de crecimiento
poblacional? Defina capacidad de carga (K).
46
Práctica 6:
Estructura poblacional de la planta epifita Tillandsia recurvata (Bromeliaceae)
Objetivo: El estudiante adquirirá nociones sobre el funcionamiento de las poblaciones y
aprenderá a hacer modelos poblacionales.
Introducción
Las poblaciones naturales varían en el número de individuos en tiempo y en espacio de
acuerdo con cuatro factores fundamentales: el número de individuos que nacen, que mueren,
que inmigran y que emigran. En el caso de las plantas que no poseen movimiento autónomo,
los dos últimos factores no se tienen en cuenta. Así pues, los modelos poblacionales de los
vegetales pretenden predecir el número de individuos que la población va a tener en el
futuro. Para saber si una población está en proceso de crecimiento o decrecimiento se debe
calcular el índice de crecimiento poblacional lambda (λ) que teóricamente puede variar de 0 a
infinito. Cuando Lambda es igual a uno (λ = 1) la población tiene un tamaño estable, cuando
está entre cero y uno (0>λ<1) la población está decreciendo y cuando es mayor que uno (λ
> 1) la población está en crecimiento.
Existen varios modelos que permiten estimar λ. Cada modelo es una aproximación de la
compleja realidad . El modelo de población más sencillo (modelo exponencial) asume que las
poblaciones pueden crecer de manera lineal constante. Para ello se requieren recursos
ilimitados que permitan el crecimiento infinito de la población. Modelos más realistas (modelo
logístico), predicen que las poblaciones tienen un tamaño teórico máximo conocido como
capacidad de carga de la población (K). Normalmente estos modelos asumen que K es
constante, pero el número máximo de individuos de un sitio en particular puede variar de
manera compleja.
La dinámica de las poblaciones está influenciada por su estructura. Los individuos de una
población se pueden clasificar en rangos de acuerdo con su probabilidad de sobrevivencia y
en su capacidad de aporte de nuevos individuos a la siguiente generación (fertilidad). Estos
estadios de las poblaciones se pueden agrupar de acuerdo con sus características
particulares según la conveniencia de la investigación. Por ejemplo, en plantas, se pueden
47
definir las siguientes categorías: plántulas (individuos pequeños originados a partir de la
germinación reciente de una semilla), juveniles (individuos mayores que no están ni han
estado en proceso reproductivo), y adultos (individuos que están o han estado en proceso
reproductivo). Bajo este modelo poblacional sencillo, la estructura poblacional es el número
de individuos dentro de cada una de estas categorías. En esta práctica recopilaremos
información poblacional de la planta epifita Tillandsia recurvata (Bromeliaceae) en el campus
de la Universidad y determinaremos la estructura poblacional.
Metodología
Cada estudiante identificará cinco arboles dentro del campus y registrará la especie a la cual
pertenece. Determinando una altura máxima de 2.5 m de altura, se contarán todos los
individuos vivos y muertos en cada una de las siguientes categorías: plántula, juvenil y
adulto. Para T. recurvata se define plántula como aquel individuo de tamaño menor a 2.5 cm.
Los juveniles son individuos mayores de 2.5 cm que no tiene evidencia de haberse
reproducido (sin flores, ni frutos, ni espigas viejas), y los adultos son individuos que están o
han estado en fase reproductiva. Los datos se registrarán en la siguiente tabla:
Estructura poblacional de Tilandsia recurvata en diferentes forófitos del campus de la
Universidad Nacional sede Palmira.
Forófito
Plántulas Plántulas Juveniles Juveniles Adultos
Adultos
(sp)
vivas
muertas
vivos
muertos
vivos
muertos
(Pv)
(Pm)
(Jv)
(Jm)
(Av)
(Am)
Total
48
Grafique el número total de individuos vivos en la siguiente figura
Cálculo la probabilidad de muerte de las plántulas Pp=No de Pm/(Pv+Pm)
Pp = ____________
Cálculo la probabilidad de muerte de los juveniles Pj=No de Jm/(Jv+Jm)
Pj = ____________
Cálculo la probabilidad de muerte de los adultos Pa=No de Am/(Av+Am)
Pa = ____________
49
Capítulo 7:
Interacciones entre especies: competencia, depredación
y parasitismo.
Taller 7. Interacciones entre especies
Objetivo: Con el desarrollo de este taller el estudiante identificara e interpretara interacciones
bióticas observables en un agroecosistema.
Introducción
Ninguna especie puede considerarse aislada de otras, ya que las especies interactúan de
manera compleja en las comunidades biológicas. Estas interacciones entre especies
determinan las propiedades emergentes de las comunidades ecológicas en las cuales
ocurren las interacciones. En muchas interacciones unos individuos se ven beneficiados al
tiempo que otros se ven perjudicados, mientras que en otras interacciones el beneficio es
mutuo. Muchas interacciones determinan la permanencia en el espacio y el tiempo de
poblaciones específicas. Por lo tanto, es importante entender los factores que determinan el
resultado de estas interacciones.
a) Describa el modelo de Lotka-Volterra de competencia interespecifica y explique por
qué dos especies que compiten pueden inducir a la extinción de una de ellas.
b) ¿Cómo influyen los factores ambientales abióticos el resultado de la competencia
interespecifica?
c) ¿Cuáles son las diferencias de cambio de nicho y de desplazamiento de los caracteres
de las especies?
50
d) Describa el modelo de Lotka-Volterra para sistemas de depredadores y presas. Explique
cómo hay un control mutuo del tamaño poblacional en estas especies.
e) La teoría de aprovisionamiento óptimo indica que un predador puede seleccionar sus
presas basándose en la rentabilidad relativa. Explique esta teoría.
f) ¿Qué es una respuesta numérica?
g) ¿Cómo puede un predador funcionar como un agente de selección natural?
h) ¿Qué diferencia hay entre depredación y parasitismo?
i) ¿Qué es el mutualismo?
j) ¿Qué diferencia hay entre mutualismo y simbiosis?
51
Práctica 7:
Predación de gusanos de plastilina
Objetivo: El estudiante analizará los factores que afectan la depredación en modelos de
plastilina en forma de gusanito.
Introducción
Uno de los factores que controlan el tamaño poblacional de las especies es la depredación,
sin embargo, estudiar la depredación en condiciones naturales puede ser complejo. La
depredación se define como como el consumo de todo o parte de un organismo vivo por otro.
Durante la depredación hay transferencia de energía a través de la cadena trófica mediante
interacciones directas entre organismos de una comunidad biológica en la cual se puede
regular el tamaño poblacional tanto de las presas como de los predadores. Una de los
factores que pueden afectar la depredación es la disponibilidad y variabilidad del recurso.
Para la presente práctica se definieron las siguientes preguntas de investigación: ¿existe
mayor depredación en zonas con mayor densidad de gusanos que en zonas con menor
densidad? ¿Los gusanos de diferentes colores tienen igual probabilidad de ser atacados?
Metodología
Cada grupo construirá 50 modelos de plastilina de larvas de mariposa utilizando 5 colores
diferentes: blanco, rojo, amarillo, verde oscuro y café (diez de cada color). Cada Modelo debe
medir 3 centímetros de largo y tener cabeza de color negro. El modelo no tendrá colores
fosforescentes. Cada grupo pondrá los gusanos en arboles del campus. Los grupos pares
pondrán los gusanos agregados dentro de una misma rama de un árbol, los grupos impares
los pondrán en árboles diferentes. Tres días después de haber colocado los modelos en el
campus, se recolectarán los gusanos para identificar señales de ataques por depredadores.
Los datos se registrarán en la siguiente tabla.
Grafique los resultados en la gráfica a continuación.
52
Haga un análisis de Kruskal-Wallis (Zar 1996) que es el equivalente no paramétrico del
Análisis de Varianza (ANOVA) y compare si existen diferencias estadísticas entre los
diferentes colores utilizados para realizar los modelos.
¿De qué color son los gusanos más atacados? ¿Por qué cree que se dieron los resultados?
¿Quién es el posible depredador que ataca los gusanos?
Referencias
Zar, J. H. (1996). "Biostatistical analysis, 3rd edn Prentice Hall International."
53
Tabla: Número de ataque en modelos de plastilina de larvas de Lepidoptera en el campus de
la Universidad Nacional sede Palmira.
Gusano
Amarillo
Blanco
Café
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Total
Promedio
Desviación
Estándar
54
Rojo
Verde
Número de ataque a gusanos de Plastilina
1
0,9
Numero de Ataques
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Amarillo
Blanco
Café
Color de Modelo
55
Rojo
Verde
Capítulo 8:
Interacciones entre especies: mutualismo
Taller 8. Interacciones Biológicas
Objetivo: Con el desarrollo de este taller el estudiante comprenderá los conceptos básicos de
las interacciones entre especies como elemento estructurador de las comunidades biológicas.
Introducción
Las especies no viven aisladas, dependen de otras especies para su sobrevivencia. Las
interacciones biológicas pueden ser positivas, negativas o neutras para las partes que
interactúan. Así pues, una especie focal puede interactuar positivamente con otras especies
de su entorno. Es decir que reciben beneficios de dichas especies. Por ejemplo, una planta
en un bosque interactúa con microorganismos de suelo que le ayudan a proporcionar
nutrientes, y con polinizadores y dispersores de semillas que le facilitan su reproducción. A
su vez puede interactuar con patógenos y herbívoros que la parasitan. Estas interacciones
incluyen algunos de los factores que determinan la distribución y abundancia de los
organismos en la naturaleza.
a) Tanto en la depredación como en el parasitismo los organismos obtienen nutrientes y
energía del consumo de otros organismos. ¿Cómo difieren el uno del otro?
b) ¿Qué es el mutualismo?
c) Mencione y analice tres ejemplos de mutualismo
d) ¿Qué diferencia hay entre simbiosis y mutualismo?
e) ¿Cómo serían las comunidades si no hubiera mutualismos? Justifique su respuesta.
f) Mencione tres tipos de mutualismos que afecten la economía humana. Justifique su
respuesta
56
Práctica 8:
Polinización en el lote de cultivo
Objetivo: El estudiante comprenderá mediante un ejemplo particular cómo las características
fisicas de una especie afectan la interaccion ecológica con otras especies.
Introducción
Las plantas, al no poder moverse voluntariamente, requieren de un vector de polinización
que puede ser biótico o abiótico. En el caso de los vectores vivos, se destacan los insectos y
en particular las abejas como los principales polinizadores conocidos, pero otros grupos
como avispas, mariposas, moscas, y coleópteros también son destacados. Hay especies que
son polinizados por vertebrados como murciélagos o aves. Cada uno de estos organismos
tienen requerimientos, comportamientos y características morfológicas particulares que les
permiten tener contacto con las partes reproductivas de las flores, por tal motivo, las
diferentes especies vegetales no son igualmente eficaces para polinizar todas las flores.
Adicionalmente, las plantas garantizan la visita de sus polinizadores mediante la producción
de recompensas florales tales como polen, y néctar que los polinizadores utilizan como
alimento, o materiales para la construcción de sus nidos como resinas florales. Con base en
estos requerimientos debería haber características de las flores que permitan predecir cuáles
son sus polinizadores. A este conjunto de características se les conoce como síndromes de
polinización.
Para su función reproductiva, típicamente las flores poseen sus órganos organizados en
verticilos florales. El verticilo más externo es el cáliz y está constituido por sépalos que tiene
la función principal de proteger la flor en el proceso de formación. Le siguen la corola que
está compuesta por los pétalos cuya función principal es atraer a los polinizadores. En
tercera instancia está el androceo constituido por las anteras que tiene la función de producir
los gametos masculinos o granos de polen. Finalmente, está el gineceo compuesto por
carpelos que se encargan de producir los gametos femeninos y que posee el estigma que es
la zona encargada de recibir los granos de polen en el momento de la polinización. ¿Se
57
puede predecir qué tipo particular de polinizadores visitan una plata con base en las
características de sus flores? ¿Qué síndrome de polinización tien la panta determinada?
¿Cuáles son las recompensas para sus polinizadores?
Metodología
En el lote de cultivo identifique tres especies vegetales con flores. Colecte sus flores y
describa su morfología dibujando sus estructuras florales. Describa las características útiles
para la polinización como: olor, color, y disposición del gineceo y androceo.
Durante al menos 15 minutos observe los visitantes florales. Describa su comportamiento en
la flor. Determine si entran en contacto con las anteras y si se impregnan de granos de polen.
Determine en qué parte del cuerpo carga los granos de polen. Identifique si entra en contacto
con el estigma de la flor. Qué partes del cuerpo tocan el estigma. Después de la visita
colecte la flor. Con ayuda de una lupa observe los estigmas para ver si hay presencia de
granos de polen.
Tabla 8.1: Visitantes florales de tres especies vegetales en el lote de cultivo. de la
Universidad Nacional sede Palmira.
Especie
vegetal
Visitante floral
Contacta las
Contacta el
Es potencial
anteras?
estigma?
polinizador?
58
Dibujo de las flores estudiadas y de sus principales polinizadores
Flor
Polinizador Principal
Sp 1___________________________
Sp ___________________________
Sp 2___________________________
Sp ___________________________
Sp 3___________________________
Sp ___________________________
59
Cuantifique el número de visitas de cada especie de visitante floral en un lapso de 15
minutos en cada una de las especies escogidas.
Tabla 8.2: Número de Visitas florales por parte de sus visitantes en tres especies vegetales
focales dentro del lote de cultivo. de la Universidad Nacional sede Palmira.
Planta Sp 1
Planta Sp 2
Nombre
Visitante floral
60
Planta Sp 3
Capítulo 9:
El Humano y las poblaciones naturales.
Taller 9. Efecto del desarrollo humano en los ecosistemas.
Objetivo: Con el desarrollo de este taller el estudiante comprenderá algunos aspectos de los
efectos de la sobrepoblación humana sobre las otras especies del planeta.
Introducción
Todos los organismos modifican su entorno, pero los seres humanos hemos generado
cambios significativos a nivel planetario. Gran parte de esta actividad humana ha generado la
disminución de muchas especies incluso causando su extinción. Cada día son más evidentes
los cambios que el planeta ha tenido por causa de los humanos, que incluso amenazan con
la viabilidad de la especie humana a mediano plazo. Ya que dependemos de interacciones
con otras especies, no es claro cómo será el funcionamiento de los ecosistemas alterados
por los seres humanos, ni como nos enfrentaremos a este futuro incierto. Las economías de
los países desarrollados generan grandes presiones sobre los ecosistemas naturales y
alteran su funcionamiento. Dichas actividades han generado nuevos ecosistemas urbanos en
los cuales las dinámicas naturales son alteradas y aun no comprendemos en qué medida se
podrán mantener las condiciones para que la especie humana siga existiendo. Los que sí es
claro, es que el modelo de desarrollo que actualmente nos rige no es sostenible y que tarde o
temprano ha de colapsar.
a) ¿Cuáles son los recursos vitales para el ser humano y como ha sido modificado su
suministro con el aumento de la población humana?
61
b) ¿Cómo definiría usted el uso sostenible de los recursos? ¿cree usted que le estamos
danto uso sostenible a los principales recursos para la sobrevivencia de la especie
humana?
c) Las poblaciones naturales tienen factores que limitan su crecimiento poblacional.
¿Porque estos factores no parecen haber afectado a la especie humana?
d) ¿Cómo la tecnología agrícola moderna ha afectado el crecimiento poblacional humano?
¿Cuáles son los principales?
e) ¿En algún momento habrá factores que limiten la población humana en el planeta tierra?
¿Cuáles podrían ser estos factores?
f) ¿Que podríamos hacer para garantizar la sobrevivencia de la especie humana en el
planeta?
g) ¿Cuál es la principal causa de extinción de especies en el planeta?
h) ¿Qué es una especie introducida y como puede alterar el funcionamiento de las
comunidades biológicas locales?
i) ¿Qué es una especie endémica y porque están más amenazadas que las especies que
no lo son?
j) ¿Qué es un punto caliente de biodiversidad?
k) ¿Qué relación hay entre tamaño poblacional y riesgo de extinción?
l) ¿Qué es una población viable mínima?
m) Defina Ecología de la restauración.
n) ¿Qué causa el cambio climático? ¿Porque el CO2 es considerado un gas de
invernadero? ¿Cuáles son las principales fuentes de gases de invernadero?
o) ¿Cómo está influyendo el cambio climático en los patrones de distribución y abundancia
de las especies?
p) ¿Qué efecto está teniendo el cambio climático en el nivel del mar?
62
Práctica 9:
Cambios urbanos de la fauna
Objetivo: El estudiante comparará las formas de vida en un ambiente urbano vs. Aquellas en
ambientes fuera de la ciudad.
Introducción
La composición de los ambientes urbanos así cono su ubicación relativa con relación a los
ecosistemas naturales más cercanos afecta la distribución y abundancia de los organismos
en las ciudades. Los organismos mas tolerantes a los ambientes urbanos son algunos
grupos de aves generalistas con dietas insectívora y frujivora, pero en algunas condicionaes
hay otros grupos de mamíferos que pueden ser dominantes, en partículas aquellos utilizados
como mascotas. En la presente practica compararemos la fauna asociada a parques urbanos
con aquella en zonas rurales o suburbanas.
Metodología
En el parque mas cercano de tu casa observa durante un periodo de 1 hora y registra todas
las especies animales observadas incluyendo mamimeferos y aves, ya sean mascotas o
silvestres. Repite la observación en una zona suburbana o rural. Responde el siguiente
cuestionario
¿En cual de las dos zonas hay mayor diversidad de especies?
¿Cuáles son las especies dominantes en la ciudad?
¿Cuáles son las especies dominantes en la zona rural o suburbana?
¿Que características le permiten a las especies observadas poder estar en la ciudad?
¿Cómo puedes explicar las diferencias encontradas en las observaciones?
63
Capítulo 10:
Estructura de las Comunidades.
Taller 10. Comparaciones básicas entre comunidades bióticas.
Objetivo: Con el desarrollo de este taller el estudiante aprenderá conceptos relacionados con
la estructura de las comunidades biológicas y su importancia en la determinación de los
patrones de diversidad y abundancia.
Introducción
La diversidad de las comunidades bióticas en un concepto muy difundido dentro de los
ecólogos, pero que solo es parcialmente comprendido por las personas que no son expertas
en el tema. Las agrupaciones de individuos que coexisten en un área determinada tiene una
serie de propiedades que se pueden comparar con otras áreas. Dentro de esas propiedades
de destacan, la riqueza de especies, la abundancia relativa de cada especie, la equitatividad
de las especies y la dominancia. Estos parámetros, así como la composición de especies son
importantes para entender el funcionamiento de las comunidades bióticas, ya que las
especies se asocian entre sí generando una compleja red de interacciones que afectan los
patrones de distribución y abundancia de especies en cada sitio particular. Las preferencias
por hábitat particulares y las tolerancias por los factores ambientales también afectan de
manera indirecta dichos patrones de distribución. Dada tanta complejidad en la estructura de
las comunidades, el ecólogo requiere de métodos que le permitan comprender los procesos
que determinan las estructuras de estas comunidades.
a) ¿Qué diferencia hay entre riqueza y equidad de especies en una comunidad
biológica?
64
b) ¿Qué diferencia hay entre las especies dominantes y las especies claves de una
comunidad biológica?
c) ¿Qué es un índice de diversidad de una comunidad?, ¿Cómo se calcula?
d) ¿Por qué las plantas se ubican en la base de las pirámides tróficas?
e) ¿Qué características tiene un depredador superior en una pirámide trófica?
f) Compare la estratificación vertical de una comunidad acuática con la estratificación
vertical de una comunidad terrestre. ¿A qué atribuye las diferencias?
g) ¿A qué se le llama “zonación” en una comunidad biótica?
h) ¿Qué diferencia hay en el concepto holístico y el concepto individualista de las
comunidades bióticas?
65
Práctica 10:
Estructura de la comunidad de aves del campus UNAL Palmira
Objetivo: El estudiante analizará las variaciones de las comunidades de aves en diferentes
ambientes del campus de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Palmira.
Introducción
Las aves son elementos básicos de los ecosistemas y han sido el objeto de múltiples
estudios ya que desempeñan funciones fundamentales (Villareal et al 2006). Existen aves
especializadas en realizar interacciones de polinización como los colibrís. En dichas
interacciones obtienen alimento de las flores y a cambio realizan el servicio de polinización.
Otras aves se alimentan de los frutos de las plantas y en el proceso transportan semillas de
las mismas, realizando servicios de dispersión de semillas. Por otro lado, hay aves
especializadas en alimentarse de insectos (insectívoras) que controlan las poblaciones de
los insectos. Las aves de rapiña como los halcones, cazan y se alimentan de organismos
vertebrados como reptiles, pequeños mamíferos o incluso otras aves. En contraste, las aves
carroñeras como los gallinazos se alimentan de organismos muertos.
Metodología
En un recorrido a tres sitios (guadual, zanjón La María, lote nuevo), identificaremos las aves
que habitan nuestro campus. En cada sitio se hará un muestreo de media hora haciendo
silencio para no espantar a las aves. En una libreta de campo se registrarán las especies
observadas y el número de individuos que se observan.
Llene la siguiente tabla. Calcule el número de individuos, la riqueza de especies y el índice
de diversidad.
66
Tabla 10.1: Número de individuos de las diferentes especies de aves en el campus.
Especie
guadual
Número de Individuos
Riqueza
Índice de Diversidad
67
zanjón La María
lote nuevo
Total
Capítulo 11:
Dinámica de las comunidades.
Taller 11. Cambios temporales y espaciales de las comunidades
Objetivo: Con el desarrollo de este taller el estudiante aprenderá conceptos relacionados con
los cambios que ocurren en las comunidades bióticas a lo largo del tiempo y comprenderá su
importancia.
Introducción
Las comunidades biológicas cambian con el tiempo porque las características de su entorno
son cambiantes. Hay variaciones climáticas estacionarias, predecibles o impredecibles, e
incluso variaciones ambientales caóticas que hacen que las condiciones no sean constantes.
Por lo tanto, las comunidades responden a dichas variaciones con cambios estructurales ya
que las modificaciones pueden ser favorables o desfavorables para cada especie. A dichos
cambios se le conoce como perturbaciones, y éstas pueden ser naturales o antrópicas; es
decir, cambios generados por el ser humano sobre los hábitats naturales.. Los ecosistemas
naturales cuentan con mecanismos de regeneración que pueden funcionar si los sistemas no
se afectan demasiado. El crecimiento mismo de algunas poblaciones genera cambios lentos
y constantes en los ecosistemas. Ese cambio genera variaciones en la estructura, la
distribución y abundancia de las especies en los ecosistemas. Comprender dichos cambios
podría ser vital para que la humanidad se pueda adaptar al ambiente cambiante de nuestro
planeta.
a) ¿Qué es el nicho fundamental de una especie y cómo afecta la estructura de las
comunidades?
b) ¿Qué es la competencia difusa y como genera dinámicas en la estructura de las
comunidades biológicas?
68
c) ¿Qué es la interacción indirecta en el contexto de las redes tróficas?
d) ¿Cómo la predación puede favorecer la diversidad de las presas de una comunidad
biológica?
e) ¿Qué relación tienen las interacciones de diferentes poblaciones estudiada en el taller
7 con la dinámica de las comunidades?
f) ¿De qué modo la estructura de la vegetación afecta a la comunidad presente en un
ecosistema selvático?
g) ¿Qué diferencia hay entre zonación y sucesión?, ¿Qué diferencia hay entre sucesión
primaria y secundaria?
h) ¿Cómo funcionan los modelos de facilitación, competencia y tolerancia en la sucesión
secundaria de un ecosistema?
69
Práctica 11:
Variación espacial de comunidades de hormigas en el campus UNAL, Palmira
Objetivo: El estudiante desarrollará habilidades para estudiar la variación en la diversidad de
comunidades en diferentes hábitats del campus de la Universidad.
Introducción
Las hormigas son un elemento muy importante del funcionamiento de las comunidades
tropicales ya que cumplen diversas funciones dentro del ecosistema (Villareal et al 2006). Por
ejemplo, las hormigas arrieras cosechan hojas para alimentar un hongo que cultivan para su
propio alimento. Por su parte hay hormigas que predan insectos o que se alimentan de
animales muertos y facilitan su descomposición. Esta diversidad de funciones ha permitido
que las hormigas sean consideradas como excelentes indicadores de calidad de hábitat en
los ecosistemas terrestres ya que son fáciles de muestrear, su taxonomía es bien
comprendida y sus poblaciones responden a las variaciones ambientales cambiantes de
manera muy significativa. El objetivo de la presente práctica es comparar la estructura de la
comunidad de hormigas en tres hábitats contrastantes.
Materiales
15 vasos de 150 mL
1 pala de jardinería
1 machete
1500 mL de etanol
30 frascos plásticos de muestras de laboratorio
1 par de pinzas de punta fina
1 pincel
Metodología
Se ubicará un transecto en cada uno de los hábitats elegidos para el muestreo: lote de
cultivo, cacaotal y zona anexa a la cancha de futbol. En cada transecto se ubicarán 5
trampas de caída consistente en vasos plásticos desechables de 150 mLl con boca de 10 cm
70
de diámetro enterrados con la base a ras del suelo. Una vez enterrados los vasos serán
llenados con 50 mLl de etanol al 70 % (Villareal et al 2006, p159). Las trampas se dejarán en
los sitios de muestreo durante 24 horas. Al final del muestreo, las hormigas capturadas en
cada trampa serán almacenadas en los frascos plásticos con 20 mL de etanol puro y
rotuladas apropiadamente. El rotulo debe incluir la fecha del muestreo, el hábitat muestreado
y el número de la trampa.
Las hormigas serán identificadas a morfoespecie y los datos serán tabulados en una tabla de
Excel siguiendo el procedimiento del capítulo 7 del “Manual de Métodos Para el Desarrollo de
Inventarios de Biodiversidad (Villareal et al 2006) un resumen de los datos se tabulará en la Tabla
11.1.
Bibliografia Citada
Villarreal, H., Álvarez, M., Córdoba, S., Escobar, F., Fagua, G., Gast, F., Mendoza, H, Ospina M. & Umaña, A.
M. (2006). Manual de Métodos Para el Desarrollo de Inventarios de Biodiversidad. Instituto de Investigación de
Recursos Biológicos Alexander von Humboldt, Bogotá, Colombia, 235 pp.
71
Tabla 11.1 Numero de Hormigas colectadas
Morfospecie
Cacaotal
Lote de cultivo
Cancha de
futbol
Número de Individuos
Riqueza
Índice de Diversidad
72
Total
Capítulo 12:
Ecología del paisaje.
Taller 12. Estructura del Paisaje
Objetivo: Con el desarrollo de este taller el estudiante aprenderá conceptos de la ecología del
paisaje e interpretará los efectos de la variación en la cobertura del paisaje sobre la distribución
y abundancia de los organismos.
Introducción
Las comunidades ecológicas tienen un límite espacial que está determinado por las
condiciones geográficas donde se encuentran. Esta condición determina que estas
comunidades estén en un contexto determinado por el paisaje en el cual se encuentran. Las
coberturas vegetales del paisaje determinan una variación en las condiciones ambientales
que favorecen o perjudican a determinados grupos de especie afectando su distribución y
abundancia. En una vista aérea se puede observar el paisaje como si fuera una colcha de
retazos compuesta por mosaicos de diferentes coberturas. En cada elemento del paisaje se
presentan interacciones entre elementos de la comunidad y entre elementos del paisaje que
están cercanos. La ecología del paisaje estudia dichas interacciones, así como las causas
que determinan los patrones de coberturas que se pueden conservar.
a) Defina qué es ecología del paisaje.
b) ¿Cómo afectan los diferentes elementos del paisaje las variables físicas de las zonas
donde se encuentran?, ¿Por qué la variación topográfica puede generar diferentes
elementos del paisaje?
73
c) ¿Cómo puede afectar la actividad humana a los diferentes elementos del paisaje?
d) ¿Cómo se dan las interacciones entre elementos adyacentes del paisaje?, ¿A qué se le
llama borde?
e) ¿Cómo afecta el tamaño de los elementos del paisaje a la diversidad de especies que
ocurren en su interior?
f) Explique los principales elementos de la “Teoría de Geografía de Islas”. Cómo se puede
utilizar esta teoría en estudios de ecología del paisaje.
g) ¿Cómo ayudan los corredores de conectividad entre elementos del paisaje a mantener
la diversidad biológica?
74
Práctica 12:
Ecología del paisaje del campus de la Universidad Nacional Sede Palmira
Objetivo: El estudiante desarrollará habilidades en el uso de herramientas de ecología del
paisaje.
Introducción
Las interacciones ecológicas ocurren en un contexto geográfico, en particular ocurren en
paisajes. Los paisajes pueden determinar la distribución y abundancia de las especies y por
ende son importantes para los estudios ecológicos. La afectación de los paisajes por las
actividades humanas es un proceso que ha influido en todas las especies del planeta y poder
entender cómo la transformación del paisaje afecta a las especies silvestres es de vital
importancia para su preservación. En esta práctica el estudiante desarrollará habilidades que
le permitan analizar el paisaje a diferentes escalas utilizando sistemas de información
geográfica.
Metodología
El Campus de la universidad Nacinal de Colombia sede Palmira se encuentra dentro de unas
zona que originalemnte hacia parte dentro del Bosque seco tropicla (Alvarado Solano y Otero
Ospina 2015). Utilizando Google maps ubique las coberturas del campus de la Universidad
Nacional de Colombia. Caracterice cada unidad del paisaje en cuanto a su forma, tamaño, y
tipo. En cada unidad del paisaje haga una visita de campo en la cual defina las plantas
dominantes.
Llene la siguiente tabla:
75
Unidad de paisaje
Área
Forma
Especie
dominante
Bibliografia Citada
Alvarado Solano D.P. y Otero Ospina J.T. (2015). Distribución Espacial del Bosque Seco Tropical
en el Valle del Cauca. Acta Biológica Colombiana, 20(3):111-120.
76
Capítulo 13:
Ecosistemas. Productividad, Estructura trófica
Taller 13. Productividad y estructura trófica
Objetivo: Con el desarrollo de este taller el estudiante adquirirá conceptos de ecología del
ecosistema y comprenderá procesos relacionados con el flujo de energía en el ecosistema.
Introducción
Los ecosistemas basan su funcionamiento en ciclos de materia y flujos de energía. La fuente
de energía para el funcionamiento de los ecosistemas, normalmente es la luz solar. La luz
solar llega a la tierra en forma de fotones, unas partículas energéticas que tiene propiedades
de onda y de partícula. Los fotones se transforman en otras formas de energía tales como el
calor que impulsa el ciclo del agua y calienta el planeta. Algunos fotones son utilizados por
las plantas para realizar la fotosíntesis y transformar energía lumínica en energía química
almacenada en los enlaces covalentes de las moléculas. Por este motivo las plantas son
consideradas organismos autótrofos ya que captan energía lumínica para producir su propio
alimento. Estos compuestos generados por la fotosíntesis son la fuente de materia y energía
utilizada por los organismos heterótrofos que dependen de las plantas u otros organismos
para obtener la energía que les permita sobrevivir. Este flujo de energía en moléculas de
carbono genera la mayoría de los procesos que podemos observar en un ecosistema, en
particular los procesos tróficos. En este taller comprenderemos algunos mecanismos
asociados a las cadenas o redes tróficas y su relevancia para el funcionamiento de los
ecosistemas.
a) ¿Cuáles son las leyes de la termodinámica y cómo afectan a los ecosistemas?
77
b) ¿Qué es la productividad primaria y cómo se podría medir?, ¿Qué factores limitan dicho
proceso?
c) ¿Cómo varían los procesos que generan la productividad primaria en ecosistemas
terrestres y acuáticos?
d) ¿Cómo varía la productividad primaria a lo largo del día, y un año?, ¿Qué factores
determinan esta variación?
e) ¿Qué es la productividad secundaria?,¿Qué factores limitan la productividad
secundaria?
f) ¿Cuáles son las dos cadenas tróficas principales de los ecosistemas?
g) ¿Cómo se puede cuantificar el flujo de energía entre los diferentes niveles tróficos en
un ecosistema?
h) ¿Qué es la eficiencia de consumo?
i) ¿Cómo es el porcentaje de eficiencia de transformación de energía entre los diferentes
niveles tróficos?
78
Práctica 13:
Incremento de biomasa aérea en arboles del campus de la Universidad
Nacional de Colombia, Sede Palmira
Productividad primaria Neta en el campus de la Universidad Nacional de
Colombia, Sede Palmira.
Objetivo: El estudiante adquirirá habilidades en la toma y analisi de datos de la biomasa en
ecosistemas urbanos.
Introducción
La producción primaria neta (PPN) es la cantidad de biomasa fijada por el proceso
fotosintético de los vegetales menos la respiración de dichas plantas. Este parámetro se
puede estimar midiendo la biomasa que se produce en un ecosistema particular. Como hacer
esta estimación sería prácticamente imposible, se requieren hacer muestreos que nos
permitan aproximarnos al calculo de la PPN. Un estimativo de la PPN es la nueva materia
incorporada en un periodo de tiempo determinado. La mayoría de los estudios miden la
hojarasca producida, y el incremento de la biomasa aérea, siendo el componente
subterráneo pocas veces considerado (Salas & Infante 2006). Tradicionalmente se utilizan
ecuaciones alométricas que con medidas básicas como el diámetro a la altura del pecho
(DAP), altura, y diámetro de la copa, estiman la biomasa aérea de los árboles. La idea básica
es que la proporción entre la altura y el diámetro, el tamaño de la copa y el diámetro, y la
biomasa y el diámetro de árbol es constante. Si B es la biomasa y D es el diámetro a la altura
del pecho se plantea:
(dB/B) = a (dD/D)
que se puede integrar B = b×Da. Donde a es un coeficiente alométrico y b representa una
proporcionalidad entre las magnitudes acumuladas.
La biomasa corresponde al volumen del árbol multiplicado por la densidad. El árbol se puede
dividir en compartimientos tales como, las hojas, madera, corteza, raíces, raíces finas. Para
estimar la biomasa de un árbol especifico se puede aplicar la formula:
79
V = a + bD2*H
Los valores de a y b varían con la especie de árbol evaluada.
Materiales
1 metro de modistería
1 clinómetro
1 GPS (o aplicación GPS del Celular)
1 decámetro
Metodología
Se marcarán varios arboles del campus y se georreferenciarán. Se compará su ubicación en
Google Earth. A cada árbol se le estimará su diámetro a la altura del pecho (DAP) con la
cinta métrica, y su altura total con el clinómetro. El diámetro de copa de cada árbol se
calcula utilizando el decámetro. Tomando una muestra de una rama se calcula la densidad
de la madera en el laboratorio. Para ello se calcula el volumen de la pieza de madera
utilizando la técnica del volumen de agua desplazada. La pieza se le toma el peso húmedo
en una balanza, se seca en un horno de secado de plantas durante por lo menos 3 días, y se
pesa en una balanza para obtener el peso seco. Los datos se registran en una libreta de
campo y luego se transcriben en una hoja de cálculo de Excel diligenciando las siguientes
casillas para cada árbol:
No. del individuo, especie, DAP, altura, diámetro de la copa, peso húmedo de la madera,
peso seco de la madera y volumen.
Con estos datos se calcula la densidad de la madera. Para cada especie estudiada se busca
en la literatura la ecuación alométrica propuesta. Si la especie no tiene una ecuación
alométrica, se busca una ecuación ajustada para condiciones del trópico. Con esta
información se estima la biomasa de cada árbol evaluado.
80
Literatura Citada
Picard, N. I. C. O. L. A. S., Saint-André, L., & Henry, M. (2012). Manual de construcción de ecuaciones
alométricas para estimar el volumen y la biomasa de los árboles. Rome, Italy. FAO. 223 pp.
Salas, J., & Infante, A. (2006). Producción primaria neta aérea en algunos ecosistemas y estimaciones de
biomasa en plantaciones forestales. Rev. For. Lat, 40, 47-70.
81
Capítulo 14:
Ciclos biogeoquímicos. Ecosistemas del Globo
Taller 14. Ciclos de nutrientes
Objetivo: Con el desarrollo de este taller el estudiante aprenderá conceptos relacionados con
el ciclo de nutrientes en los ecosistemas y comprenderá la importancia de estos procesos en
los ecosistemas terrestres y acuáticos.
Introducción
El flujo de energía en el ecosistema se basa en el carbono y comienza con la fijación del CO2
por medio del proceso de la fotosíntesis por parte de los productores primarios. La materia
fluye a través del ecosistema por medio de las redes tróficas hasta que los consumidores
mueren y retornan la materia a los reservorios del ecosistema con ayuda de los organismos
descomponedores. La fuente de los nutrientes esenciales para los organismos está en la
atmósfera y en el suelo. En este capítulo comprenderemos cómo se dan los ciclos de la
materia en los ecosistemas.
a) ¿Qué es la descomposición y por qué es importante?
b) Describa el ciclo biogeoquímico de carbono, el nitrógeno, el fosforo y el potasio.
c) ¿Qué son los procesos de mineralización e inmovilización?, ¿Por qué son importantes?
d) ¿Dónde se acumulan los nutrientes principales para la vida?
e) ¿Cómo varían los ciclos de nutrientes en los ecosistemas acuáticos y terrestres?,
¿Cómo se comunican estos ecosistemas en cuanto al ciclo de los nutrientes?
82
f) ¿Qué relación hay ente el calentamiento global y el ciclo del carbono?
g) . ¿Cómo podría afectarse los ciclos de nutrientes con el calentamiento global?
h) ¿Cuáles son los dos tipos fundamentales de ciclos biogeoquímicos?
i) ¿Cómo entran los diferentes nutrientes a los ecosistemas?
83
Práctica 14:
Ciclo de carbono en el Campus de la Universidad Nacional de Colombia, Sede
Palmira: un modelo ecosistémico
Objetivo: El estudiante desarrollara habilidades para el entendimiento de los ciclos
biogeoquímicos en entornos particulares.
Introducción
El ciclo del carbono es uno de los más importante para la vida. Los procesos de la vida
hacen que las moléculas de carbono se modifiquen y se transformen en el ecosistema a
manera de ciclos a gran escala. Hay varios reservorios de carbono que se encuentran en el
suelo en forma de moléculas organicas y en la atmóstera en forma de gases de invernadero
como el CO2 y el monóxido de carbono. El CO2 es fijado por los productores primarios del
ecosistema (las plantas) en forma de diferentes compuestos como azucares, aminoácidos,
etc. Estas moléculas son transportadas entre varios organismos a través de las cadenas
troficas. Algunas moléculas de carbono son liberadas a la atmósfera en forma de CO2 por la
respiración. En esta práctica el estudiante comprendera los elementos del ciclo de carbono y
determinará un modelo teorico del ciclo de carbono en el campus de la Universidad Nacional
de Colombia, Sede Palmira.
Metodología
Haga un esquema teórico del ciclo de carbono del campus de la UNAL Sede Palmira,
representando las entradas y salidas de carbono en los diferentes componentes del campus.
Identifique los principales reservorios de carbono en el campus.
84
Capítulo 15:
Cambio Ambiental Global. Conservación
Taller 15. Crecimiento poblacional humano y sostenibilidad
Objetivo: Con el desarrollo de este taller el estudiante se introducirá a las ideas de la
preservación de la biodiversidad y comprenderá la importancia de las diferentes formas de vida
en el planeta.
Introducción
Las diferentes formas de vida interactúan en el planeta a través de diferentes procesos, por
lo tanto, si algunas de aquellas especies desaparecieran de la faz de la tierra, muchos
procesos se verian afectados. Esto marca el rumbo de los procesos evolutivos de las
especies sobrevivientes. Un caso particular se relaciona con los polinizadores de las
especies de Ficus (Otero y Ackerman 2002). En este sistema las fores están confinadas en
una aestructura llamada sicono, el cual tiene un pequeño orificio cubierto de escamas,
llamado ostiolo, que es el único acceso a las flores. Las avispas hembras de la familia
Agaonidae penetran a la cavidad del sicono por esta estructura para poder acceder a las
flores del ficus y realizan la polinización. La recompensa para el polinizador es el lugar de
oviposicion, ya que las larvas de los polinizadores se alimentan de las semillas inmaduras del
ficus. Cuando las larvas de las avispas se desarrollan, emergen en el interior de la cavidad
del sicono y copulan. Los machos, que no tienen alas, abren un orificio en la pared del sicono
que le permite a las hembras salir a buscar un nuevo sicono para poner sus huevos. Por tal
motivo, si desaparecieran los ficus,las avispas Agaonidae no tendrían dónde vivir y
viceversa. La biología de la conservación busca garantizar el mantenimiento de los procesos
evolutivos que han permitivo la aparición de interacciones como la de el ficus y los
Agaónidos.
85
a) Define Biologia de la conservación.
b) ¿Por qué debemos conservar la biodiversidad de nuestro país? ¿Qué ventajas trae
conservar la biodiversidad y los entornos naturales?
c) ¿Qué parte de la sociedad debería estar encargada de la conservación de la
biodiversidad de nuestro país?
d) La conservación de la biodiversidad tiene unos costos monetarios, ¿Cuál debe ser la
fuente de financicacion de la conservación de la biodiversidad?
e) ¿Cuáles son las principales áreas naturales de conservación en tu municipio?
f) ¿Cuáles son las principales áreas de conservación a nivel nacional? Describe las
categorías de conservación de nivel nacional, departamental y municipal.
g) ¿Que es el SINAP, SIDAP y SIMAP?
h) ¿Qué estrategias de conservación considera que son las mas eficientes?
i) ¿Qué información ecológica se debe considerar para maximizar la eficiencia de
conservación de un área protegida?
j) ¿Como puede vincularse la sociedad civil a la conservación de la biodiversidad?
k) ¿Cuales son las estrategias de conservación de especies?
l) Describa las categorías de amenaza de las especies silvestres según el criterio de la
Unión Internacional para la Conservación de la naturaleza (UICN).
86
Práctica 15:
Flora urbana de algunos parques de la ciudad de Palmira
Objetivo: El estudiante comprenderá las dinámicas de mantenimiento de la diversidad
florística en la ciudad y la importancia de los parques urbanos.
Introducción
Los parques urbanos o suburbanos hacen parte del espacio público de las ciudades y
cumplen un papel de generar bienestar a los pobladores de la ciudad. A nivel ecológico, los
parques son el lugar donde coexiten las poblaciones humanas con comunidades vegetales y
animales. Ya que los parque urbanos tienen un manejo por parte de la administración
municipal o de los pobladores del sector, los procesos ecológicos que allí suceden están
influenciados por la actividad humana. Las especies vegetales y animales que allí ocurren
deben tolerar las condiciones ambientales modificadas que se generan por la presencia de la
ciudad. Factores como la polucion, las alteraciones de los procesos de infiltración del agua y
los impactos generados por las personas que frecuentan los parques, afectan las
poblaciones naturales que habitan dichos parques. Un ejemplo de ello es la comunidad de
aves;. La flora que ocurre en un parque puede afectar a la fauna urbana, ya que genera una
oferta de alimento para los herbívoros y los frugívoros presentes. Asi mismo, los arboles son
los sitios de nidificación de las aves y pueden ser la fuente de recursos para construccion de
nidos o por la presencia de sitios apropiados para las madrigueras. Las percepciones
culturales en contra de algunos organismos podrían limitar su presencia, como es el caso de
los murciélagos y algunos reptiles. En la presente practia se hará una aproximación de la
flora en un parque urbano y uno suburbano de la ciudad.
Materiales
1 bicicleta
1 binoculos
1 libreta de campo.
87
Metodología
Utilizando bicicletas, los grupos de trabajo se dirigirán a dos parques en la zona urbana y
suburbana de la ciudad. En cada parque se hará un inventario de la vegetación arbórea. Del
listado de especies, se determinará si son nativas o introducidas revisando la literatura y las
bases de datos de información disponibles en la web. El listado vegetal se complementará
con un listado de las aves observadas.Las aves se clasificarán según sus preferencias
alimentarias como frugívora, insectívora, rapaz o carroñera. Para cada especie vegetal se
determinara qué recurso ofrece para la fauna nativa.
Haga una tabla comparando las especies de parques urbanos y suburbanos. Compare la
biodiversidad en ambos.
88
Capítulo 16:
Presentación de investigaciones
Práctica 16:
Taller de redacción de artículos científicos
Objetivo: El objetivo de este taller es que los estudiantes adquieran habilidades en la
presentación de informes de sus investigaciones en forma de artículos científicos.
Introducción
Un proceso fundamental en el avance de la ciencia de la ecología, asi como de cualquier otra
ciencia es la redacción de artículos científicos en los cuales se comunican los avances de las
investigaciones. Es fundamental que los estudiantes desarrollen habilidades de
comunicación siguiendo el formato científico para que puedan dar a conocer sus hallazgos .
Los artículos científicos están conformados por cuatro secciones principales: la introducción,
la metodología, los resultados y la discusión. En la introducción, el autor presenta lo que se
hizo en la investigación. En los métodos, describe cómo se hizo la investigación, dede la
toma de datos hasta sus análisis. En los resultados, se presentan los hallazgos de la
investigación. Y finalmente, en la discusión se ponen en contexto la investigación con los
resultados de otros estudios publicados.
Existen cinco párrafos que son prioritarios en un articulo científico. El primero es el primer
párrafo de la introducción, el cual debe atraer al lector con las preguntas fundamentales que
enmarcan el estudio. Aquellas preguntas que atraen la atención de una gran cantidad de
lectores. El segundo de estos párrafos es el último párrafo de la introducción, el cual debe
presentar los objetivos del estudio, las preguntas de invetigacion, y las hipótesis de trabajo.
El tercero de estos párrafos, es el primer párrafo de la discusión. Despues de que el lector
pase por los tecnisismos de la metodología y los resultados, este párrafo debe resumir los
89
resultados más importantes del estudio para ponerlos en contexto. El cuarto párrafo
importante, es el ultimo párrafo de la discusión. En este parrafo se debe relacionar el estudio
con las preguntas fundamentales del primer párrafo de la introducción. Finalmente, el quinto
párrafo es el mas leído de todo el artículo, y es el resumen o “abstract". En este párrafo,
normalmente de unas 250 palabras, se hace un resumen de todo el estudio presentando
elementos de las cuatro secciones fundamentales del estudio.
En el presente taller se analizará la estructura de las frases en la ciencia. Luego se estudiará
la estructura de los párrafos y finalmente se harán ejercicios de la escritura de cada sección
del articulo.
90
Agradecimientos
Estudiantes de Ecologia 2017-1 grupo 3 y 4. Daniela Abadia Garcia, Veronica Agudelo
Guzman, Daniela Arana Gonzalez, Angie Clareth Astaiza Solarte, Jeimmy Juliana
Benavides Pavy, Edgar Andrés Bustos García, Marco Antonio Campos Grijalba, Jully
Vanessa Chavez Orozco, Jorge Alejandro Delgado Nieva, Joseph Alejandro Diaz Saavedra,
Daniela Diaz Valbuena, Nicolas Ducuara Parra, Nathalia Franco Castrillón, Jose David
Garzón García, Daniel Alejandro Gasca Bastidas, Camilo Jose Gomez Henao, Lina Maria
Guerrero Duque, Jose Wilmer Guerrero Lopez, Katherine Henao Vera, Kelvin Hurtado
Herrera, Edith Natalia Jimenez Mendoza, Lina Vanessa Lozada Lopez, Karen Alejandra
Lozano Hurtado, Carlos Herney Martinez Rosero, Diego Montoya Jaramillo, Miguel Angel
Morales Grisales, Diana Lizeth Munera Ospina, Paula Andrea Murcia Rengifo, Karent Yuliana
Ortiz Gonzalez, Alejandro Osorio Martinez, David Alejandro Pretel Cordoba, Fernando Ruiz
Hernandez, Hanya Camila Salazar Amaya, Yohan Camilo Salazar Daza, Maria Camila Soto
Salazar, Natalia Jackeline Vallejo Moran, Norberto Andres Vega Suarez, Vladimir Villarreal
Arias, Johan Sebastian Agudelo Aviles, Maria Camila Becerra Martinez, Ingrid Tatiana
Campo Campo, Johan Sebastian Caro Joven, Miguel Santiago Cobo ardenas, Jessica
Yulieth Fajardo Ortiz, Cristhian Andres Garcia Soto, Jerson Javier Gonzalez Munares, Victor
Andres Gutierrez Rojas, Eddy Marcela Gutierrez Vargas, Crhistian Alejandro Guzman Cock,
Lina Marcela Hernandez Jaramillo, Luz Karina Jimenez Montenegro, James Mauricio Laviano
Medina, Elizabeth Lerman Garcia, Danixa Fernanda Muñoz Burbano, Angela Lizeth Ordoñez
Ordoñez, Juan José Ortiz Bocanegra, Lilia Stephania Paruma Meneses, Alejandro Posada
Vargas, Diana Camila Quiñones Ventes, Juan Carlos Rodriguez Sanchez, Neiver David
Ruales Santander, Daniela Sabogal Tofiño, Maria Camila Santos Perlaza, William Hernando
Taimal Peregueza, Dayanna Fernanda Veloza Franco, y Paula Tatiana Zárate Rodriguez. En
Particular a Karen Lozano, Camilo Gomez, Camila Becerra, verónica Agudelo, Camila
Quiñones, Mauricio Laviano, Stephania Paruma. Jazmin Alomia revisó los textos de la guía.
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