Ud.5.- ORGANIZACIÓN Y DIVERSIDAD DE LA BIOSFERA.
1.- AUTORREGULACIÓN DE LOS ECOSISTEMAS.
Un ecosistema es un sistema formado
por la interacción establecida entre una biocenosis
o comunidad (seres vivos) y unos factores abióticos del medio en que vive
dicha comunidad. Si posee todos sus componentes, el ecosistema se autorregula.
Un ecosistema modelo es cerrado
para la materia y abierto para la energía, siendo capaz de autorregularse y
permanecer en equilibrio dinámico a lo largo del tiempo.
2.- AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN.
2.1.- Crecimiento de una población.
Una población es un conjunto
de individuos de la misma especie que viven en un determinado lugar durante un
determinado tiempo.
En condiciones ideales, como por
ejemplo cuando una población coloniza un territorio nuevo, el crecimiento es de tipo exponencial, pues al principio no hay
factores limitantes. Su potencial biótico (r)
es máximo. r = TN – TM, TN
> TM.
Sin
embargo, en condiciones normales, una población suele crecer hasta un límite,
llamado límite de carga, en el cual
se mantiene más o menos constante, salvo pequeñas fluctuaciones. Por eso el
estado estacionario no suele ser lineal, sino que se trata de un equilibrio
dinámico. Para que eso ocurra, el número de nacimientos ha de ser igual
al número de defunciones. La curva que representa este tipo de crecimiento es
una curva logística o en forma de S.
Los
factores que condicionan el tamaño de una población son el potencial biótico y la resistencia
ambiental.
2.2.- Potencial biótico.
La curva de potencial biótico o
biológico representa el crecimiento exponencial de la población, suponiendo que
la tasa intrínseca de aumento de la población (r = tasa de natalidad - tasa de
mortalidad, r = TN – TM)
permanece constante.
2.3.- Resistencia ambiental.
Es el conjunto de factores que impiden
que una población alcance un máximo
potencial biótico. Dichos factores pueden ser externos o internos a la
población.
- Factores
externos: pueden ser bióticos (presencia de depredadores, parásitos que les
provocan enfermedades) o abióticos
(cambios en el clima, escasez de alimentos, de luz, variaciones de pH o de
salinidad, catástrofes, etc.)
- Factores
internos: como el aumento de la densidad de
población, que crea competencia y afecta negativamente a los hábitos reproductores,
etc.
Debido a la resistencia ambiental,
se establecen dos bucles de retroalimentación negativa que afectan al potencial
biótico y, a la vez, ejercen un control sobre el número de individuos de una
población. Estos bucles nos indican que la RA (resistencia ambiental) equilibra
el crecimiento de la población.
2.4.- Estrategias de reproducción.
En
función de las diferencias en cuanto a los valores del potencial biótico,
existen dos estrategias de reproducción:
a) Individuos
R estrategas. Son aquellas especies que poseen un elevado potencial
biótico (r) y se acomodan muy bien a los cambios ambientales. Poseen un elevado
índice de natalidad (TN) y las crías no reciben todos los cuidados
que necesitarían, por lo que muchas quedan abandonadas a su suerte y acaban
muriendo (elevada TM). Esto mantiene en un equilibrio estacionario a
la población. Ejemplos.- Son R estrategas las plantas, los peces, los insectos,
etc.
b) Individuos
K estrategas. Son aquellas especies que poseen una menor TN,
por lo que tienen pocas crías, pero reciben mejores cuidados parentales, con lo
que la TM se reduce bastante. Ejemplos.- Son K estrategas las aves y
los mamíferos, entre otros.
2.5.- Especies amenazadas.
Son aquellas especies cuyo número de
individuos se va reduciendo drásticamente hasta alcanzar un número crítico, lo
que las pone en peligro de extinción.
2.6.- Valencia ecológica.
Cada especie se desarrolla dentro de
unos determinados intervalos para cada factor del medio (luz, temperatura, pH,
nutrientes, etc.). Se denomina valencia
ecológica al campo o intervalo de tolerancia de una especie respecto a un
factor del medio que actúe como limitante.
Respecto a este concepto, las
especies pueden ser de dos tipos:
a) Eurioicas.
Son aquellas especies con valencias ecológicas de gran amplitud, lo que
significa que son poco exigentes, más tolerantes ante variaciones de las
condiciones del medio. Suelen ser individuos r estrategas
generalistas. No son muy abundantes.
b) Estenoicas.
Son aquellas especies exigentes, con unos límites de tolerancia estrechos. Son
individuos k estrategas, muy especialistas. Cuando se dan las condiciones
óptimas en el medio su número alcanza cotas muy elevadas.
3.1.- Modelo depredador-presa.
En las gráficas de espacio de fases
se elimina el tiempo y se coloca en el eje de abcisas a las presas, y en el eje
de ordenadas a los depredadores. Estas gráficas son circulares y se denominan ciclo límite. Gracias a ellas podemos observar y predecir el número de
depredadores en función del número de presas que haya y viceversa.
Estas gráficas de espacio de fases
tendrán tantas dimensiones como variables tenga el modelo (dos variables en el
ejemplo anterior), pero a veces un depredador puede alimentarse de varias
presas diferentes, con lo que las gráficas se complicarían en el espacio.
3.- AUTORREGULACIÓN DE LA COMUNIDAD.
Las poblaciones se relacionan unas
con otras constituyendo la comunidad o biocenosis. Las relaciones o
interacciones entre las poblaciones actúan como factores limitantes y
contribuyen a su estabilidad.
3.1.- Modelo depredador-presa.
Este modelo es estabilizador, ya que
se basa en la existencia de un bucle de retroalimentación negativo. La gráfica
representa una serie de fluctuaciones debida al tiempo de respuesta de las
poblaciones.
La
razón del comportamiento de ambas poblaciones es fácilmente explicable mediante
la teoría de sistemas; en principio, tanto presas como depredadores crecen sin
ningún factor limitante, pero luego la caza de presas por los depredadores
disminuye la población de éstas, por lo que después va disminuyendo la
población de depredadores, lo que permitirá a las presas recuperarse,
aumentando su población, y así sucesivamente.
A
continuación tenemos la representación de este comportamiento mediante la
Teoría de Sistemas (diagrama causal), y a la derecha unas gráficas de espacio de fases.
En las gráficas de espacio de fases
se elimina el tiempo y se coloca en el eje de abcisas a las presas, y en el eje
de ordenadas a los depredadores. Estas gráficas son circulares y se denominan ciclo límite. Gracias a ellas podemos observar y predecir el número de
depredadores en función del número de presas que haya y viceversa.
Estas gráficas de espacio de fases
tendrán tantas dimensiones como variables tenga el modelo (dos variables en el
ejemplo anterior), pero a veces un depredador puede alimentarse de varias
presas diferentes, con lo que las gráficas se complicarían en el espacio.
3.2.- Parasitismo.
El parasitismo es una relación
binaria en la que un individuo, el parásito, resulta beneficiado, y el otro, el
hospedador, es perjudicado. Puede haber dos clases de parasitismo: endoparasitismo (parásito dentro del
hospedador: tenia, duelas hepáticas) y ectoparasitismo
(fuera). En un diagrama, la diferencia entre la depredación y el parasitismo
estriba en que, en éste último, los encuentros no afectan a la mortalidad del
hospedador, es decir, que el parásito nunca mata al hospedador, mientras que el
depredador sí lo hace.
3.3.- Simbiosis o mutualismo.
Asociación interespecífica en la que ambos organismos salen beneficiados. En
el caso de que se trate de organismos vegetales se habla de simbiosis, mientras que si son animales
hablamos de mutualismo. Ejemplos.-
los líquenes son asociaciones simbióticas entre un alga y un hongo; en este
caso concreto, el alga realiza la fotosíntesis y le proporciona alimento al
hongo, mientras que éste proporciona un hábitat al alga, que por sí sola es
incapaz de vivir en el medio terrestre, y la protege. Otro caso de simbiosis se
da entre las bacterias Rhizobium y
las leguminosas: la bacteria le proporciona N atmosférico y la leguminosa le
proporciona materia orgánica a la bacteria tras realizar la fotosíntesis.
Un ejemplo de mutualismo son los
bueyes y las garzas, que viven separados, pero se aprovechan uno del otro; las
garzas se alimentan de los insectos que tiene el buey por el cuerpo, y éste
queda libre de ellos.
3.4.- Comensalismo.
Asociación interespecífica en la que
uno de los organismos sale beneficiado y el otro no sale ni beneficiado ni
perjudicado. Ej.- el tiburón y la rémora, la cual lo utiliza para
desplazarse; el pájaro carpintero y el hueco del árbol en el que se hospeda; el
cangrejo ermitaño usa una concha de caracol muerto para protegerse.
3.5.- Competencia y nicho ecológico.
La competencia es una relación
entre individuos de una o más especies que al utilizar un mismo recurso (alimento
o territorio) no pueden coexistir.
Esta relación entre individuos de la misma especie se llama intraespecífica (crecimiento de árboles juntos), y
entre individuos de especies diferentes, interespecífica (ovejas y cabras
viviendo en la misma zona, lobos y zorros viviendo en el mismo lugar y teniendo
que cazar lo mismo).
Siempre es más dura la competencia intraespecífica,
pues consiste en una lucha por requerimientos idénticos, por lo que al final
sólo sobreviven los individuos mejor dotados (selección natural). La
competencia interespecífica contribuye a la organización de los ecosistemas,
pues la especie mejor adaptada conseguirá el objetivo deseado, expulsando a las
demás especies (principio de exclusión competitiva).
En el
diagrama causal superior se presenta una competencia interespecífica por el
alimento. Es un modelo de dos depredadores compitiendo por una misma presa, y
así los encuentros de uno de ellos dificultan los del otro, de manera que con
el tiempo una de las dos va a desaparecer. Existen dos bucles de
retroalimentación negativos desde los encuentros hasta la presa común. Sumando
ambos, el resultado es un bucle de retroalimentación positiva en forma de “8” que provoca la inestabilidad
del sistema, desapareciendo la especie más perjudicad en esa relación.
Si apareciera un nuevo depredador
que atacara a la especie competitivamente superior, puede que se atenuase la
competencia y podrían coexistir ambas especies.
El nicho ecológico es el oficio
de una especie en el ecosistema. Dicho de otra manera, es el conjunto de circunstancias
(relacionadas con el ambiente), de conexiones
tróficas (alimenticias) y de funciones
ecológicas que definen el papel
desempeñado por una especie en el ecosistema.
No hay que confundirlo con el hábitat:
lugar donde vive una especie. Por
ejemplo: el hábitat de las garzas es el pantano, mientras que su nicho incluye
el tipo de viviendas de las garzas, el lugar de anidación, la época de celo, la
forma de alimentación, etc. Cada especie de garza tiene un nicho ecológico
distinto del resto de garzas con las que puede compartir hábitat.
Existen dos tipos de nicho:
a) Nicho potencial, ideal o fisiológico. Es
aquel que satisface todas las necesidades de una determinada especie. Es
prácticamente imposible de alcanzar en el medio natural; si acaso podría
conseguirse en el laboratorio.
b) Nicho ecológico o real. Es el ocupado
por una especie en condiciones naturales. En caso de que exista competencia,
las especies perderán parte o la totalidad de su nicho si hay solapamiento
entre una y otra, y la ganadora será la especie que mejor adaptada esté, la más
especializada.
4.- BIODIVERSIDAD.
La Biodiversidad se define como la riqueza o variedad de las
especies de un ecosistema y la abundancia relativa de los individuos de cada
especie.
Cuanta
mayor sea la biodiversidad de un ecosistema, más estable será este.
Tras
la Conferencia de Río de Janeiro de 1992, se engloban en el término de
biodiversidad tres conceptos:
Ø Variedad de especies que
hay en la Tierra y nº de individuos
de cada especie.
Ø Diversidad de ecosistemas en la
Tierra (terrestres y acuáticos.)
Ø Diversidad genética de
especies. Los genes se enriquecen en los cruzamientos y adaptaciones.
Actualmente,
la biodiversidad está en su punto máximo. Esto es muy importante, puesto que a
partir de ella se extraen numerosos recursos farmacéuticos.
4.1.- Causas de la pérdida de biodiversidad.
La
biodiversidad sufre altibajos y cambios; cuando las condiciones del medio
cambian bruscamente, algunas especies se extinguen (sobre todo las k
estrategas, pues sus límites de tolerancia son más estrechos). Se calcula que
cada 500 - 1.000 años se extingue una especie. La biodiversidad se ve amenazada
por:
ü La
sobreexplotación de ecosistemas.
ü La
contaminación.
ü Los
intereses económicos.
ü La
deforestación.
ü El
pastoreo excesivo (sobrepastoreo).
ü La
destrucción de hábitats.
ü La caza
masiva, el coleccionismo de especies, la venta de mascotas, la introducción de
especies no autóctonas.
ü La
industria, las infraestructuras y demás cambios en los usos del suelo.
ü La
extracción de aguas.
ü La
manipulación genética.
4.2.- Medidas para evitar la pérdida de
biodiversidad.
Para preservar la biodiversidad hay
que seguir una política basada en el desarrollo sostenible. Existe un “Convenio
sobre Diversidad Biológica” firmado en Río de Janeiro en 1992 y que
entró en vigor en 1993, por el cual los países firmantes se comprometen a
conservar la diversidad genética (los “genes silvestres”), ya que sin ellos
muchos cultivos pueden desaparecer dada la selección artificial de las
semillas.
Las medidas más adecuadas para
evitar la pérdida de la Biodiversidad son:
a) Establecer
una serie de espacios protegidos, como Parques Nacionales, Parques Naturales y
Reservas de la Biosfera.
b) Realizar
estudios sobre el estado de los ecosistemas, como indicadores PER (presión,
estado, respuesta). Los más empleados son: Huella
ecológica e Índice del planeta
viviente.
c) Decretar
y respetar las leyes promulgadas específicamente para preservar las especies y
los ecosistemas. Por ej.- en el Convenio CITES (Convenio Internacional de
Especies en Peligro) de la ONU se elaboró una lista con la prohibición de
comerciar con más de 800 especies que se hallan en peligro de extinción, e incluye
otras 29.000 especies amenazadas.
d) Creación
de bancos de genes y semillas que garanticen la supervivencia de las especies
amenazadas hasta que puedan ser utilizadas.
e) Fomento
del ecoturismo o turismo ecológico, que fomenta la conservación de la
Naturaleza.
5.- SUCESIÓN ECOLÓGICA Y CONCEPTO DE MADUREZ.
La sucesión ecológica
es el conjunto de cambios que se producen en los ecosistemas a lo largo del
tiempo. Ej.- un campo abandonado que se llena de maleza, si lo dejamos mucho
más tiempo, ahí acabará formándose un bosque.
La madurez
ecológica
es el estado en el que se encuentra un ecosistema en un momento dado del
proceso de sucesión ecológica. Dicho proceso comienza con unos estadios poco
maduros, en los que una comunidad sencilla y poco exigente coloniza un
territorio sin explotar, y poco a poco se van dando estadios más avanzados y
maduros de comunidades más organizadas. El último nivel de complejidad se
denomina comunidad clímax y representa el grado de máxima
madurez al que tienden todos los ecosistemas.
Los ecosistemas pueden sufrir un
proceso inverso a la sucesión que se conoce como regresión o involución (rejuvenecimiento), que es como una vuelta
atrás. Ej.- una zona cubierta por la lava procedente de una erupción volcánica,
por una catástrofe climática o por causa humana (tala, siega, etc.)
5.1.- Tipos de sucesiones.
v Sucesión primaria, si la
sucesión parte de un terreno virgen como rocas, dunas o islas volcánicas.
v Sucesión secundaria, si la
sucesión parte de un terreno en el que hubo un ecosistema que sufrió una
regresión a causa de una perturbación, pero que conserva parcial o totalmente
el suelo. Ej.- un bosque incendiado.
5.2.- Reglas generales en las sucesiones.
A medida que transcurren las
sucesiones se producen una serie de cambios, que son:
ü Aumento
de la diversidad: existe un gran número de especies diferentes.
ü Aumento
de la estabilidad. Las relaciones entre las especies de la comunidad son
fuertes, existiendo múltiples circuitos y retroalimentaciones que contribuyen a
la estabilidad del ecosistema.
ü Cambio
de unas especies por otras. Las especies r estrategas, generalistas, van dando
paso a las k estrategas, más especialistas.
ü Aumento
en el número de nichos ecológicos, pues cuando hay competencia, las especies r
son expulsadas por las k, que ocupan sus nichos, por lo que al final hay una
especie para cada nicho y un aumento en el número total de ellos.
ü Evolución
de los parámetros tróficos. La productividad decrece con la madurez. La comunidad clímax es el estado de máxima
biomasa y mínima tasa de renovación.
6.- REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD.
El hombre interrumpe la capacidad de
autorregulación de los ecosistemas debido a su explotación de los mismos. Los
impactos sobre los ecosistemas son:
6.1.- Deforestación (tala de árboles).
El daño causado por la tala y la
quema de árboles depende de la intensidad con que ésta se produzca y del tipo y
estado del suelo.
Los bosques templados mantienen el
suelo fértil y es posible su recuperación tras la deforestación. En los bosques
tropicales, al reciclarse rápidamente la materia orgánica, no queda casi nada
en el suelo, por lo que la deforestación masiva conduce al empobrecimiento total,
se forman suelos lateríticos, y la recuperación es muy lenta o no existe.
6.2.- Incendios.
El fuego era un factor ambiental
natural, sobre todo en ecosistemas templados, pues controlaba el crecimiento de
la vegetación. Tras un incendio pueden establecerse en la zona especies
pirófilas, como pinares y jarales, pero el humus es destruido, dejando al suelo
expuesto a la erosión. El inconveniente del establecimiento de especies
pirófilas es que no dejan regenerarse a los encinares y robledales autóctonos,
disminuyendo por tanto la biodiversidad.
La longitud de la sucesión dependerá
pues de la magnitud del incendio, del estado del suelo y de la existencia de
semillas resistentes.
6.3.- Introducción de nuevas especies.
Uno de los casos más sonoros fue la
introducción de conejos en Australia por los ingleses, que eran muy voraces y
acabaron con la hierba, por lo que los canguros autóctonos se quedan sin
alimento. Además, los conejos resisten plagas y se reproducen muy rápido, por
lo que este problema tiene difícil solución.
En España se han introducido el
cangrejo americano, el mejillón cebra, la perca, el lucio, el visón americano,
etc.
7.- PRINCIPALES BIOMAS TERRESTRES.
Un bioma es un ecosistema que se desarrolla sobre una gran extensión
de la superficie del planeta, pudiendo ser terrestre o acuático. Podría decirse
también que se trata de una formación biogeográfica, junto con los organismos
que viven en ella.
Un bioma terrestre se caracteriza
sobre todo por el clima, la vegetación y la fauna que posee. Los principales
biomas terrestres son: el bosque
tropical, la sabana, el desierto, el bosque mediterráneo, la
estepa, el bosque templado, la taiga y la tundra.
En cuanto a los biomas acuáticos
encontramos: el medio marino (bentos, plancton y necton), el medio continental
de aguas tranquilas (lagos y pantanos) y el medio continental de aguas en
movimiento (ríos).
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