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Ecología general

Ecosistemas.1. Estructura.2. Componentes.3. Factores limitantes.

1. Estructura de los ecosistemas. Niveles de organización de los seres vivos.

En la materia viva existen varios grados de complejidad, denominados niveles de organización. Dentro de los mismos se pueden diferenciar niveles abióticos (materia no viva) y niveles bióticos (materia viva, es decir con las tres funciones propias de los seres vivos, nacimiento, reproducción y muerte).

Los diferentes niveles de organización son:

~ Nivel subatómico: integrado por las partículas subatómicas que forman los elementos químicos

(protones, neutrones, electrones). ~ Nivel atómico: son los átomos que forman los seres vivos y que denominamos bioelementos. Del total

de elementos químicos del sistema periódico, aproximadamente un 70% de los mismos los podemos encontrar en la materia orgánica. Estos bioelementos los podemos agrupar en tres categorías:

Bioelementos primarios: función estructural. Bioelementos secundarios: función estructural y catalítica. Oligoelementos o elementos vestigiales: función catalítica.

~ Nivel molecular: En él se incluyen las moléculas, formadas por la agrupación de átomos (bioelementos).

A las moléculas orgánicas se les denomina Biomoléculas o Principios Inmediatos. Estos Principios Inmediatos los podemos agrupar en dos categorías, inorgánicos (agua, sales minerales, iones, gases) y orgánicos (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).

En este nivel también debemos agrupar las macromoléculas y los virus. Las primeras resultan de la unión de monómeros (aminoácidos, nucleótidos, etc...) y los segundos son la unión de proteínas con ácidos nucleicos.

~ Nivel celular: donde nos encontramos a la célula (primer nivel con vida). Dos tipos de organizaciones

celulares, Eucariota (células animales y vegetales) y Procariota (la bacteria). Los organismos unicelulares (Ej. Protozoos) viven con perfecta autonomía en el medio, pero en ocasiones nos podemos encontrar agrupaciones de células, las colonias, que no podemos considerar como seres pluricelulares porque a pesar de estar formados por miles de células cada una vive como un ser independiente.

~ Nivel pluricelular: constituido por aquellos seres formados por más de una célula. Surge de la

diferenciación y especialización celular. En él encontramos distintos niveles de complejidad: tejidos, órganos, sistemas y aparatos.

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~ Mientras los tejidos son conjuntos de células de origen y forma parecida que realizan las mismas

funciones, los órganos son un conjunto de tejidos diferentes que realizan actos concretos.

~ Los sistemas son conjuntos de órganos parecidos, al estar constituidos por los mismos tejidos, pero que

realizan actos completamente independientes. Los aparatos (Ej. aparato digestivo), formados por órganos que pueden ser muy diferentes entre sí (Ej. dientes, lengua, estómago, etc...), realizan actos coordinados para constituir lo que se llama una función biológica (Ej. nutrición).

~ Nivel de población: los individuos de la misma especie (aquellos que son capaces de reproducirse entre

sí y tener descendencia fértil) se agrupan en poblaciones (individuos de la misma especie que coinciden en el tiempo y en el espacio).

~ Nivel de ecosistema: las poblaciones se asientan en una zona determinada donde se interrelacionan con

otras poblaciones (Comunidad o Biocenosis) y con el medio no orgánico (Biotopo). Esta asociación configura el llamado Ecosistema objeto de estudio de los ecólogos.

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Ecosistema

Un ecosistema es una comunidad de organismos que se autorregulan y sobreviven interactuando con el medio físico dentro de un espacio geográfico definido.

~ Eco se refiere al conjunto de organismos vivos en un ambiente particular, y

~ Sistema a los procesos necesarios para mantener la integridad de ese ambiente a través de un balance

complejo.

El concepto de ecosistema aún es más amplio que el de comunidad porque un ecosistema incluye, además de la comunidad, el ambiente no vivo, con todas las características de clima, temperatura, sustancias químicas presentes, condiciones geológicas, etc. El ecosistema incluye las relaciones que mantienen entre sí los seres vivos que componen la comunidad, pero también las relaciones con los factores no vivos.

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Ecoesfera

En su conjunto es el ecosistema mayor. Abarca todo el planeta y reúne a todos los seres vivos en sus relaciones con el ambiente no vivo de toda la Tierra. Pero dentro de este gran sistema hay subsistemas que son ecosistemas más delimitados.

Así, por ejemplo, el océano, un lago, un bosque, o incluso, un árbol, o una manzana que se esté pudriendo son ecosistemas que poseen patrones de funcionamiento en los que podemos encontrar paralelismos fundamentales que nos permiten agruparlos en el concepto de ecosistema.

2. Componentes del ecosistema

Los ecosistemas están conformados por elementos no vivos o componentes abióticos y por componentes vivos o bióticos, la biota. Estos interactúan para proveer los materiales y la energía necesarios para que los organismos sobrevivan.

Componentes abióticos

La abiota se compone del medio, el sustrato, la energía, la materia (nutrientes y elementos químicos) y los factores ambientales como la temperatura, luz, humedad, la presión, salinidad y ph.

~ Medio: conjunto de sustancias fluidas que envuelven a los seres vivos del ecosistema. En la biosfera

existen dos medios, el medio aéreo y el medio acuático.

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~ Sustrato: es el conjunto de sustancias o seres vivos sobre los que se desplazan o se fijan los organismos.

Son sustratos:

El suelo: está formado por diversas capas, que se llaman horizontes. El agua. Otros seres vivos.

~ Comportamiento de la energía.

El comportamiento de la energía es explicado por dos leyes conocidas como leyes de la termodinámica. La primera ley dice que la energía puede ser trasformada de una forma (como la luz) a otra (como alimento o biomasa), mas nunca puede ser creada o destruida. La segunda ley dice que ningún proceso que involucra la transformación de la energía puede ocurrir a menos que exista degradación de esa energía de una forma concentrada (como gasolina) hacia una forma dispersa (como el calor).

~ Materia.

La Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un espacio. Es el sustento de la vida. Los animales, plantas y minerales están compuestos de materia. Toda la materia está formada por los elementos, que son sustancias que no pueden ser trasformadas en otras más simples por medios químicos. Cada uno tiene un nombre y es representado por un símbolo. Entre los más familiares están el oxígeno (O), el carbono (C), el nitrógeno (N) y el hidrogeno (H).

De acuerdo con la ley de la conservación de la materia, durante los cambios físicos y químicos la materia no se crea ni se destruye. No obstante, la forma si puede ser cambiada o desplazada de un sitio a otro.

Macronutrientes y micronutrientes.

El carbono, el oxígeno, el hidrogeno, el nitrógeno, el fósforo y el azufre constituyen a los macronutrientes, los cuales son los elementos esenciales con los que los organismos vivos construyen proteínas, grasas y carbohidratos o azucares. Estos seis elementos conforman los complejos orgánicos encontrados en todos los seres vivientes.

Junto a estos se encuentran los micronutrientes, los cuales son sustancias traza necesarias, como el cobre, el zinc, el selenio y el litio, y son regulados por ciclos junto con los macronutrientes para que estén disponibles en el medio físico.

~ Los factores ambientales abióticos son las variables físicoquímicas que influyen en la vida de los

organismos. Según los límites de tolerancia (límites máximos y mínimos de los factores ambientales que toleran los organismos), los organismos se clasifican en:

Eurioicos: organismos que tienen el margen de tolerancia muy amplio. Estenoicos: organismos que tienen el margen de tolerancia muy estrecho.

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Podemos distinguir diversos factores ambientales: Temperatura

La vida activa es posible entre unos cuantos grados bajo cero y unos +50 º C. Si ultrapasan estos límites, los organismos pueden morir por congelación (debido a la destrucción de tejidos causada por los cristales de hielo que se forman) o por desnaturalización de las proteínas. Las plantas resisten mejor que los animales las temperaturas extremas. Según la capacidad para regular la temperatura interna, los organismos se clasifican en:

Homeotermos: son los organismos que pueden regular su temperatura interna. Poiquilotermos: son los organismos que no pueden regular su temperatura interna, por tanto, dependen

de la temperatura ambiental. Luz

La luz condiciona la proliferación y distribución de organismos fotosintéticos y determinan movimientos de orientación hacia la luz llamados fototropismos. Según las necesidades de luz, podemos clasificar las plantas en:

Heliófilas: plantas que necesitan mucha cantidad de luz. Esciófilas: plantas que viven en la sombra.

La luz provoca una estratificación de los organismos fotosintéticos acuáticos.

En el mar se distingue una zona superficial iluminada hasta los 100 o 200 metros de profundidad, llamada zona fótica. En esta zona se encuentran los organismos que forman el fitoplancton.

Por debajo de la zona fótica se encuentra la zona afótica, que apenas tiene luz ni seres fotosintéticos.

Los animales también presentan adaptaciones a la luz, la más importante es la visión. La coloración de los animales está estrechamente relacionada con la capacidad de percibir imágenes:

Coloración críptica: algunos organismos cambian de color según el medio donde se encuentren. Coloración aposemática: la poseen aquellos animales con coloraciones muy vistosas para avisar que

suponen un peligro (son venenosos o van “armados”). Coloración mimética: algunos animales tienen coloraciones vistosas pero no suponen un peligro.

Algunos animales que viven en zonas oscuras han desarrollado la capacidad de producir luz, llamada bioluminiscencia. Otro aspecto relacionado con la luz es el fotoperiodo, es decir, la realización de determinados procesos según la duración del día y la noche. El fotoperiodo diario influye en la actividad de los organismos, que pueden ser diurnos, nocturnos y crepusculares. Si el fotoperiodo es anual determina el momento de la migración, la muda, la floración, etc.

Humedad. Del aire: es el vapor de agua que hay en el aire atmosférico. Absoluta: es la cantidad total de vapor de agua que hay en el aire, y se expresa en g/m3. Relativa: es la relación entre la humedad absoluta y la máxima humedad posible en las mismas

condiciones de presión y temperatura.

En los animales las adaptaciones más importantes para evitar la deshidratación son: Tener un tegumento impermeable. Tener estructuras que retienen el aire y mantienen una microatmósfera húmeda.

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Producir secreciones mucosas que mantienen la piel húmeda. Tener el aparato respiratorio en el interior del cuerpo. Tener fecundación interna y desarrollo embrionario. Adaptar el ciclo biológico en la estación seca. Ser capaz de beber agua del mar. Adquirir hábitos especiales.

En los vegetales, las adaptaciones más importantes para evitar la deshidratación son:

Tener raíces muy largas. Poseer hojas con epidermis muy cutinizadas y con pocos estomas. Tener abundante pilosidad capaz de retener aire y mantener una microatmósfera húmeda. Poseer tallos y hojas suculentas donde se almacena una gran cantidad de agua de reserva. Hacer la fecundación a través del polen. Formar semillas.

Según las necesidades hídricas se distinguen los tipos de plantas siguientes: Hidrófitas: son plantas acuáticas. Higrófitas: son plantas de zonas muy húmedas. Xerófitas: son plantas de zonas secas. Mesófitas: son plantas que pueden vivir en humedades muy diferentes.

Presión.

Atmosférica: es la fuerza por unidad de superficie que ejerce el peso del aire. Hidrostática: es la fuerza por unidad de superficie que ejerce el agua.

En los animales que viven en condiciones de baja presión, como las llamas de los Andes, muchos pájaros o los animales acuáticos de ríos y lagos de alta montaña, hay adaptaciones como por ejemplo, la presencia hemoglobinas especiales en la sangre con más afinidad por el oxígeno. Los peces que viven por debajo de 5.000 metros de profundidad suelen ser peces planos y sin cavidades internas llenas de gases (vejigas natatorias) para evitar el inflamiento repentino cuando suben.

Salinidad. Salinidad: es la concentración de sales minerales disueltas. El agua del mar tiene una salinidad media

de unos 35 g/L, el agua dulce de unos 0,5 g/L, y en lagos muy salados, como las lagunas litorales, se puede llegar a 200 g/L.

Ósmosis: es el paso de sustancias entre dos disoluciones de diferente concentración que están separadas por una membrana semipermeable.

En general, el medio interno de los organismos es menos salado que el agua del mar y más salado que el agua dulce. Según las adaptaciones para evitar la ósmosis, los organismos se clasifican en:

Poiquilosmótico: organismos que no pueden evitar la ósmosis (algas y muchos invertebrados). Homeosmóticos: organismos que presentan adaptaciones para evitar la ósmosis (vertebrados)

El pH

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El valor de pH en el medio depende de la composición de los elementos que forman el suelo y de las sustancias que el agua contiene en disolución. Los seres vivos necesitan pH normalmente básicos para vivir. La mayor parte de organismos mueren a pH bajos (de 1,8 a 5), pero estos valores no se dan normalmente en la naturaleza.

~ Las corrientes del medio

Las corrientes del medio son los movimientos internos que tienen los fluidos: agua y aire. Las corrientes provocan adaptaciones en los seres vivos e influyen en su distribución espacial. Las corrientes aéreas son aprovechadas por los pájaros, algunos insectos y plantas. Las principales adaptaciones a zonas de vientos fuertes son los recortes de las alas de algunos insectos, el pequeño tamaño de algunas plantas, crecer a ras de suelo o anidar en el suelo.

Las corrientes marinas provocan adaptaciones como la adhesión al sustrato, excavaciones en las rocas, esconderse en las grietas, etc. Las corrientes marinas pueden provocar la fertilización del agua y la proliferación de plancton, formándose zonas de intensa pesca.

Componentes Bióticos o Biocenosis

La biota está compuesta por los organismos vivos de un ecosistema, los cuales se dividen en dos categorías generales, los autótrofos y los heterótrofos. Esta distinción se basa en sus necesidades nutricionales y el tipo de alimentación.

~ Los autótrofos o productores son organismos capaces de producir su propio alimento. Auto, “a si

mismo”; trophos, “nutrición”. Los fotótrofos los constituyen la mayoría de las plantas verdes y algas que emplean la energía solar para convertir elementos químicos relativamente simples, como el dióxido de carbono, el agua y nutrientes, en compuestos complejos. (carbohidratos, lípidos y proteínas).

~ Los heterótrofos o consumidores son aquellos que comen partes de células, tejidos o materiales de

desecho orgánico de otros organismos para su subsistencia.

Los macroconsumidores ingieren partes y cuerpos enteros, vivos o muertos, de otros, de otros organismos; aquí se incluyen los herbívoros o consumidores primarios, los carnívoros o consumidores secundarios, los omnívoros o consumidores terciarios, y los detritívoros o consumidores de detritus (materia orgánica en proceso de descomposición, partes de tejidos y desechos). Los heterótrofos obtienen la energía química necesaria en forma directa o indirecta de los autótrofos, y por tanto, de manera indirecta del sol.

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Los microconsumidores son los descomponedores y se alimentan de materiales de desecho de seres vivos o partes de tejidos ya en descomposición. Se reducen moléculas complejas a moléculas simples y las regresan al medio físico para que los productores puedan disponer de ellos.

Los quimiótrofos o saprofitos convierten los compuestos inorgánicos en energía, por ejemplo, las bacterias que viven en el fondo del mar alrededor de ventilas termales, las cuales utilizan la energía del hidróxido de sulfato para su nutrición.

Las relaciones entre los organismos de una biocenosis se llaman relaciones bióticas y se pueden clasificar en dos grupos: relaciones intraespecíficas y relaciones interespecíficas.

~ Relaciones intraespecíficas: son las relaciones bióticas que se establecen entre los organismos de la misma especie.

Clasificación según la duración son Temporales o Perennes. Clasificación según el resultado de la relación.

Beneficiosas o de cooperación (de ayuda mutua para conseguir alimentos, en la defensa ante los depredadores, el apareamiento...) Estos tipos de relaciones dan lugar a las asociaciones intraespecíficas con efecto de grupo (ventajas de la vida en grupo): ü Asociaciones familiares.

* Familia parental (formada por los progenitores y los hijos). * Familia matriarcal (formada por la hembra y los hijos). * Familia filial (formada sólo por los hijos). * Asociaciones coloniales (formada por los individuos originados por reproducción asexual de un

progenitor común). * Asociaciones gregarias (constituidas por conjuntos de individuo s que viven en común durante un

periodo de tiempo para ayudarse mutuamente). * Asociaciones estatales (constituidas por un grupo de individuos jerarquizados entre sí y, a menudo,

diferenciados anatómica y fisiológicamente).

Perjudiciales o de competencia (de rivalidad por los alimentos, el espacio, la luz, etc...) Este tipo de relaciones dan lugar a la territorialidad debido al efecto masa (densidad poblacional excesiva).

~ Relaciones interespecíficas: son relaciones bióticas que se establecen en una comunidad entre individuos

de especies diferentes.

Competencia interespecíficas (-,-) por interferencia (se da cuando la actividad de un individuo limita el acceso del competidor al recurso común). Por explotación (cuando diversas especies tienen acceso a la vez a un mismo recurso)

Depredación (depredador: +; presa: -) Parasitismo (parásito: +; hospedador: -) Explotación (+, -) Comensalismo (comensal: +; hospedador: 0) Inquilinismo (inquilino: +; hospedador: 0) Mutualismo (+, +)

2.4 Factores limitantes en los ecosistemas

Los componentes abióticos y bióticos son los que determinan la estructura del ecosistema.

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2.4.1 Reguladores abióticos:

Son conocidos como los factores limitantes que determinan la estructura del ecosistema. Estos son la temperatura, la luz existente, la lluvia, la disponibilidad de fósforo, nitrógeno y oxígeno. Los factores abióticos son un conjunto complejo de interacciones que limitan el control de las actividades de los organismos, poblaciones y comunidades.

2.4.2 Reguladores bióticos.

Las afectaciones que una población puede provocar sobre un ecosistema es algo que los ecólogos han comenzado a comprender. En ciertos ecosistemas algunas especies, llamadas especies clave, cumplen un papel importante en la estructura de la comunidad. Por ejemplo, los castores que construyen represas en los causes de los ríos ayudan a disminuir el flujo de agua, con lo cual se invaden áreas que son propicias para el desarrollo de una gran diversidad de plantas y animales.

Tarea 2. Explicar el contenido ambiental de la Constitución Nacional. Esta tarea será remitida al correo electrónico del Profesor a más tardar el próximo martes 07 de abril de 2015.