Índice. Introducción...15

Transcripción

1 Índice Introducción...15 Unidad I: Conceptos básicos de ecología Factores bióticos y abióticos Adaptaciones de los organismos al medio ambiente...31 Niveles de organización...33 Ecología de poblaciones..39 Unidad II: Ecología trófica Ecosistemas.47 Redes tróficas y alimentarias...85 Flujo de energía en el ecosistema 97 Sinecología 105 Variaciones temporales.127 Ciclos de los elementos.140 Biodiversidad.153 Unidad III: El hombre y la naturaleza Contaminación Fuentes de energía.188 Alimentos y agua para una población creciente Productos químicos 246 Ecosistemas en peligro..265 Relación hombre ambiente 281 Bibliografía..319

2 14

3 Introducción Los orígenes de la ecología son tan antiguos como la humanidad misma, los primeros habitantes del planeta dependían para sobrevivir de la pesca, caza y recolección de alimentos, y para esto requerían de conocer el lugar donde podían encontrar su alimento. Con el arribo de la agricultura y ganadería se incremento la necesidad de conocimiento de la ecología práctica de las plantas y animales; por ejemplo, se sabe que los fenicios y babilonios presentaban un temor a plagas de langostas y les otorgaban un carácter del tipo sobrenatural a estos insectos. Los griegos hicieron notables esfuerzos por llegar a comprender a la naturaleza y uno de sus principios básicos fue la armonía con el medio ambiente. La ecología se encarga del estudio de las relaciones de los organismos con su medio ambiente y con otros organismos, estas relaciones entre seres vivos regulan su abundancia y distribución; todos los organismos vivos necesitan agua, aire y los productos de la tierra elaborados por los vegetales, los cuales a su vez también necesitan aire, agua y suelo. Las plantas y animales se encuentran ligadas entre si al compartir la tierra, aire y agua; los vegetales están en competencia para obtener energía solar, la cual es necesaria para llevar a cabo la fotosíntesis, sin embargo existe entre todos los organismos una cooperación e interdependencia. Los problemas que trata la ecología no son nuevos, ya que hace aproximadamente 10,000 años durante el periodo neolítico el ser humano cortaba bosques para obtener madera y tener claros para sembrar granos para su alimentación, con esto resulto alterado el ecosistema en el cual habitaban esos pobladores. En Grecia, Platón dejo testimonio escrito sobre la deforestación de algunas montañas que habían quedado como el esqueleto de un cuerpo enflaquecido por la enfermedad. Este filosofo griego menciona que el agua no se perdía entonces como ocurre hoy, discurriendo sobre el terreno desnudo. Es claro que este problema no afecto solo en la antigüedad, a través de la historia algunas áreas terrestres se modificaron debido a la acción del hombre; por ejemplo, durante la década de 1950 se observo un aumento en las áreas agrícolas debido a los adelantos en la ingeniería genética de semillas, así como nuevos desarrollos de agroquímicos. Dicha intensificación en el uso de las tierras agrícolas provoca una degradación de estas, por lo que se vio la necesidad de llevar a cabo explotaciones de nuevas tierras. La ecología puede ayudar al bienestar de la sociedad humana al enfocar su estudio a la conservación de los recursos naturales, a la agricultura, silvicultura, al aprovechamiento del suelo, del medio silvestre, de estanques, lagos, contaminación de ríos, al aprovechamiento de grandes pastizales, a la sanidad y eliminación de materiales de desecho. El origen de la palabra ecología proviene del vocablo griego oikos que significa casa o lugar para vivir, combinada con logos, que significa la ciencia o el estudio de ; por lo que ecología nos significa entonces el estudio de organismos en su hogar, es decir en su medio ambiente nativo. Estudiar el hogar o la casa de un organismo es conocer su hábitat, o sea, el lugar donde vive, la ecología es el estudio científico de las interacciones que regulan la distribución y abundancia de los organismos. El termino 15

4 ecología fue propuesto por el biólogo alemán Ernest Haeckel en 1869, pero muchos de los conceptos de ecología son anteriores al termino en un poco mas de 100 años. En 1804 Alexander von Humboldt relaciono la temperatura con la existencia de varios organismos, en 1859 Carlos Darwin propuso que las variaciones de los seres vivos eran influidas por el medio ambiente y su alimentación. Eugene P. Odum la define de una forma mas actualizada, como el estudio de la estructura y función de la naturaleza. Podemos definir también a la ecología como el estudio de las relaciones mutuas de los organismos con su medio ambiente físico y biótico; este termino se encuentra ahora mucho mas en la consciencia de la humanidad, ya que los seres humanos se han dado cuenta de algunas malas practicas ecológicas de la humanidad durante su historia y así mismo en la actualidad. Es de suma importancia que el hombre conozca y aprecie los principios de la ecología para con esto se forme una opinión inteligente sobre temas como contaminación con insecticidas, detergentes, mercurio, eliminación de desechos, presas para generar electricidad y sus efectos sobre la humanidad, sobre la civilización humana y sobre el mundo en que habitamos. La mayoría de las personas cuentan con una idea de lo que es el medio ambiente, ya que éste forma parte de su vida cotidiana; al observar bosques, lagos, desiertos, parques, jardines, nos encontramos ante diferente hábitat y en ellos nos damos cuenta de que existen vegetales y animales adaptados a su ambiente físico y biológico. De hecho podemos ser capaces de predecir que sucederá si algunos factores del medio se cambian de manera drástica (temperatura, cantidad de agua, nutrientes del suelo). Todos los seres vivos presentan una forma de vivir, la cual depende de su estructura, fisiología y del tipo de ambiente en que viven; de esta manera los factores físicos y biológicos se combinan para formar una gran variedad de ambientes en distintas partes del planeta. Es así que la vida de un organismo vivo se encuentra relacionada de manera estrecha a las condiciones físicas de su ambiente, así como a las condiciones bióticas, es decir a la vida de sus semejantes, así como a las de otras clases de organismos que integran la comunidad de la cual forma parte. Conforme se va conociendo sobre una determinada clase de planta o animal se observa más claramente que cada especie ha sufrido adaptación para sobrevivir en un conjunto particular de circunstancias ambientales. Cada especie puede presentar adaptaciones al sol, agua, viento, temperatura, o bien a otros factores del medio ambiente físico. La ecología se ocupa del estudio científico de las interrelaciones entre los organismos y su entorno ambiental, razón por la cual los factores físicos y biológicos que influyen en esas relaciones son fundamentales; pero las relaciones entre los seres vivos y su entorno son resultado de la selección natural, por lo tanto podemos deducir que todos los fenómenos ecológicos se basan en una explicación evolutiva. A través de mas de 3,000 millones de años de evolución, la competencia engendrada por la reproducción y lo limitado de los recursos naturales ha generado diferentes modos de vida, los cuales han llevado a su mínima expresión la competencia por, alimento, espacio, resguardo, paraje, etc. 16

5 El estudio de la vida es difícil y complejo, a diferencia de las ciencias como matemáticas o química, esta trata con entidades dinámicas, es por eso que en la ciencia de la ecología existen dos maneras de llevar a cabo su estudio: la autoecología y la sinecología La autoecología se refiere a estudios de organismos individuales, o bien de poblaciones de especies aisladas y sus relaciones con el medio ambiente, centrándose las investigaciones en su historia natural o su comportamiento; un claro ejemplo de autoecología es la investigación referente a la biología de la langosta de Baja California, este estudio se llevo a cabo con el fin de precisar su ciclo biológico, lo cual permite conocer cual es la mejor época para su captura, así mismo cuales son las condiciones que favorecen su producción. La sinecología se encarga del estudio de grupos de organismos asociados formando una unidad funcional del medio ambiente; un estudio sinecológico se referirá por ejemplo al estudio de crustáceos marinos de la Bahía de Todos los Santos, el cual permitirá contar con una idea global de cuales especies son susceptibles de explotación comercial; los grupos de organismos pueden encontrarse asociados en tres niveles de organización; los cuales son: poblaciones, comunidades y ecosistemas En ecología una población es un grupo de individuos de cualquier tipo de organismos, un grupo de individuos de una sola especie. Una comunidad comprende todas las poblaciones que están en un área física definida, la comunidad conjuntamente con el medio ambiente físico comprende un ecosistema. Es así que la sinecología se encarga de analizar la gran cantidad de relaciones entre comunidades y ecosistemas; es por lo tanto que la ecología estudia problemas como por ejemplo, quien vive a la sombra de quien, quien se come a quien, quien desempeña un papel en la propagación y dispersión de quien, así mismo, como fluye la energía de un individuo al siguiente en una cadena alimenticia, la ecología define y analiza las características de individuos así como de factores que determinan la agrupación de poblaciones en comunidades. Durante los últimos años la ecología ha alcanzado una gran trascendencia sobre los problemas que afectan al planeta, los cuales exigen una rápida solución. Los organismos vivos se encuentran en permanente contacto entre ellos y con el ambiente físico a su alrededor, la ecología analiza como afecta cada elemento de un ecosistema al resto de los otros componentes y a la vez, como es el afectado; es pues una ciencia de síntesis, pues para comprender la compleja trama de relaciones que existen en un ecosistema toma conocimientos de botánica, zoología, fisiología, genética, física, química, geología, etc. 17

6 Actividad 1. Como auxilia la ecología al bienestar de la humanidad 2. Que estudia la autoecología 3. Que estudia la ecología 4. Que es una comunidad 5. Cual es el origen de la palabra ecología 6. Que se requiere para que las plantas lleven a cabo la fotosíntesis. 7. Que es sinecología 8. Si cambiamos un factor del medio ambiente que pasa 9. Es un grupo de individuos de la misma especie 10. En la década de los años cincuentas que provoco la degradación del suelo 11. Que es el medio ambiente 18

7 Factores bióticos y abióticos Unidad I Conceptos básicos de ecología En la actualidad es común escuchar o leer en los medios de comunicación hacer mención a gran cantidad de aspectos que estudia la ecología, oímos hablar de contaminación, inversión térmica, impacto ambiental, agroquímicos, desechos industriales, aguas negras, extinción de especies, deforestación, solo por mencionar algunas; el estudio de la ecología resulta de gran importancia para tratar de conservar nuestros ecosistemas. Los procesos tales como la conservación de los recursos naturales, el cuidado del agua, aire, suelo, radiación solar, productividad de océanos y continentes, las cadenas alimenticias, la diversidad de la vida, la sucesión en los ecosistemas, son de manera indispensable para comprender de mejor forma nuestro entorno ambiental, y con esto lograr conservarlo. Los procesos ecológicos se encuentran relacionados directamente con la cantidad de organismos y su distribución en el medio, conocer la manera como intervienen los procesos ecológicos en un ecosistema es de suma importancia para su conservación. Con frecuencia escuchamos voces que nos indican que el planeta no resistirá por mucho tiempo las condiciones a las que se encuentra sometido actualmente, que el oxigeno escaseara, que el agua de ríos se encuentra contaminada, que no existirá alimento suficiente, etc., estas ideas pesimistas de nuestro futuro pueden hacerse realidad si es que no hacemos algo para cambiar nuestra relación irresponsable con el medio ambiente. El planeta tierra consiste en un sistema complejo y dinámico en el cual se encuentran interaccionando una gran cantidad de elementos, es así que se necesita investigar cuales son dichos elementos y sus relaciones entre ellos, para así llevar a cabo un análisis del impacto del hombre a través de la historia sobre su medio ambiente, la ecología pretende la formación ética de los individuos, para así sensibilizarlos a respetar y querer a la naturaleza, logrando con esto su conservación y uso racional. El medio ambiente es todo el entorno natural en el que se encuentra un individuo, lo cual puede ser: microorganismos, vegetales, animales, agua, aire, suelo, luz, etc., es por lo tanto el conjunto de factores físicos, químicos y biológicos que se encuentran relacionados con los seres vivos, estos factores los podemos clasificar en dos tipos: bióticos y abióticos. Dentro de los factores bióticos encontramos a todos los seres vivos, que como ya sabemos se clasifican en cinco reinos, los cuales son: Monera, Protista, Fungí, Plantae, Animalia. Los factores bióticos se clasifican en organismos productores, consumidores y descomponedores, esto de acuerdo a la función que llevan a cabo en su medio ambiente. 19

8 Los organismos productores son aquellos individuos fotosintéticos que convierten la energía luminosa del sol en energía química alimenticia aprovechable por ellos mismos y por otros seres vivos; los organismos productores se encargan de producir compuestos orgánicos a partir de materiales inorgánicos; pertenecen a este tipo de organismos todos los vegetales verdes, algas, algunas bacterias, y algunos protozoarios. Los organismos consumidores son aquellos desde los de tamaño microscópico, como algunos protozoarios, hasta animales de gran tamaño que habitan en el medio ambiente. Aquellos que se alimentan de vegetales se les denomina consumidores primarios o también se les llama herbívoros; por otro lado aquellos que se alimentan de animales herbívoros (consumidores primarios) reciben el nombre de consumidores secundarios. Este tipo de organismos no llevan a cabo la fotosíntesis, obtienen los nutrientes orgánicos ya elaborados. Los organismos descomponedores son también llamados reductores, y comprenden aquellos individuos capaces de desdoblar los compuestos orgánicos de organismos muertos y reintegrar a la naturaleza los elementos químicos que los formaban; entre este tipo de organismos encontramos a hongos y bacterias. Dentro de los factores abióticos tenemos aquellos componentes del medio ambiente inertes, pero sin embargo la supervivencia de los seres vivos depende fuertemente de estos factores. Los factores abióticos pueden ser clasificados en dos categorías: físicas y químicas. Dentro de los factores físicos tenemos por ejemplo, la luz, calor, presión, etc., en los factores químicos encontramos el agua, aire, suelo, entre otros. Agua El agua es uno de los factores básicos del medio ambiente y es indispensable para la vida de cualquier tipo de organismo; la envoltura liquida del planeta se denomina hidrosfera, es el medio original en el que se origino la vida; todo organismo reproduce en menor o mayor cantidad dentro de sus células, en el plasma, ese medio original. Los océanos y los mares conforman la mayor parte del agua en el planeta; la encontramos también en otras partes pero en forma de vapor, precipitaciones o hielo y desempeña un papel ecológico de gran importancia. Es sorprendente comprobar de qué forma se adaptan a la vida las propiedades de la molécula del agua, solo algunos pequeños cambios en algunos detalles de su calor especifico, o bien de su densidad según las temperaturas, harían imposible la vida en el planeta (al menos tal como la conocemos), gran parte de estas propiedades tan características se deben a la polaridad de su molécula. La gran variedad de formas en las que encontramos al agua es digna de resaltar; vapor en la atmósfera, hielo, aguas dulces o con diferentes grados de salinidad, son diferentes manifestaciones de la misma sustancia que intervienen como protagonistas principales en la historia del planeta. 20

9 Como ya se menciono, el agua es uno de los principales factores del medio ambiente, lagos, ríos y océanos constituyen el hábitat principal de los seres vivos. Casi la totalidad del agua se encuentra en los mares y océanos en forma de agua salada, de las aguas dulces la mayor parte esta en forma de hielo y en aguas subterráneas; el agua situada sobre los continentes y la que se encuentra en la atmósfera, representan las cantidades proporcionalmente menores, aunque su importancia biológica es grande. Distribución del agua en el planeta Ubicación Volumen Agua liquida oceánica 1,322 x 10 6 Km 3 Agua sólida oceánica 26 x 10 6 Km 3 Continental 225,000 Km 3 Atmosférica 12,000 Km 3 Subterránea 2 8 x 10 6 Km 3 La cantidad de agua presente en un ecosistema es determinante para el tipo de vida ya sea vegetal o animal que ahí predomine, donde abunda agua encontramos plantas hidrófilas, pero si en cambio no es muy abundante encontraremos plantas del tipo mesófilas. Por el contrario si es muy escasa, las plantas que ahí se desarrollan serán del tipo xerófitas. El agua presenta diversas propiedades muy importantes para los seres vivos, como son: Es un gran regulador de la temperatura por su elevado calor especifico, lo cual le permite almacenar en forma de calor la radiación solar recibida, sin presentar mucho cambio en su temperatura; por lo anterior los océanos actúan como grandes reguladores de la temperatura del planeta Presenta una capacidad solvente, lo que le permite que una gran cantidad de sales se disuelvan fácilmente en ella; los nutrientes que las plantas usan son aprovechados por ella gracias a esta propiedad del agua. Tiene una mayor tensión superficial que otros líquidos, lo que facilita el ascenso del agua y las sales minerales hasta las partes altas de las plantas Como factor abiótico el agua es indispensable para todos los organismos vivos, por lo que debemos darle un uso racional, así mismo se deben de conservar libres de contaminantes tanto los depósitos marinos, agua dulce, ríos y arroyos por donde escurre. Aire Otro de los factores abióticos del tipo químico es el aire, el cual es una mezcla de gases que rodea el planeta, y se denomina atmósfera, ésta envoltura gaseosa que rodea al planeta se extiende hasta aproximadamente 400 Km. por encima de la superficie; sin embargo la zona adecuada para la vida se encuentra entre los primeros 5 y 6 mil metros, los organismos que están en alturas superiores se encuentran ahí solo de un modo transitorio, ya que la mayoría de los seres vivos se encuentran ligados en menor o mayor medida al suelo. 21

10 Actualmente la atmósfera se encuentra compuesta por nitrógeno (78.08%), oxigeno (20.94%), argón (0.93%), bióxido de carbono (0.03%), otros gases de interés presentes son: vapor de agua, ozono, y diferentes óxidos de nitrógeno, azufre, etc., también podemos encontrar partículas de polvo en suspensión como por ejemplo, partículas inorgánicas, pequeños organismos o restos de ellos, cloruro de sodio del mar, etc., muchas veces estas partículas sirven de núcleos de condensación en la formación de nieblas muy contaminantes (smog) Gases fundamentales de la atmósfera Material Porcentaje en volumen Nitrógeno Oxigeno Argón 0.93 CO Aunque el nitrógeno es casi las ¾ partes de la atmósfera se trata de un gas inerte que las plantas absorben en forma de amoniaco a través de las bacterias nitrificantes. El oxigeno es imprescindible para los organismos aeróbicos, los cuales lo absorben del aire o del agua en la que se encuentra disuelto; las plantas lo elaboran como producto de desecho en la fotosíntesis. El agua ya sea en forma de vapor, liquido, o sólido es un componente importante de la atmósfera, con una influencia decisiva para la supervivencia y el desarrollo de los organismos vivos, la cantidad de agua existente en el aire (en forma de vapor) se denomina humedad, esta humedad depende de la temperatura del aire; ya que una masa de aire no puede contener una cantidad ilimitada de vapor de agua, existe un limite a partir del cual el exceso de vapor se licua en gotitas, este limite depende de la temperatura ya que el aire caliente es capaz de contener una mayor cantidad de vapor de agua que el aire frío; así por ejemplo, 1 m 3 de aire a 0 C puede tener hasta un máximo de 4.85 gramos de vapor de agua, mientras que 1 m 3 de aire a 25 C puede contener gramos de vapor de agua. Según el tipo de medición, la humedad se clasifica en: humedad de saturación, humedad absoluta, y humedad relativa; la humedad de saturación es la máxima cantidad de vapor de agua que puede contener 1 m 3 de aire en condiciones determinadas de presión y temperatura; la humedad absoluta es la cantidad de vapor de agua por metro cúbico que contiene el aire que se esta analizando; por ultimo la humedad relativa es la relación entre la cantidad de vapor de agua que realmente tiene el aire estudiado (humedad absoluta) y el que podría contener si estuviere saturado (humedad de saturación); la humedad relativa se expresa en porcentaje, por ejemplo, una humedad relativa normal en la playa puede ser del 90%, lo que significa que el aire contiene el 90% del vapor de agua que puede admitir, mientras que un valor normal en una zona seca puede ser del 30% El vapor que contiene el aire proviene de la evaporación del agua de los océanos, lagos, ríos y de suelos húmedos; que se evapore en mayor o menor cantidad depende de la temperatura y del nivel de saturación del aire, ya que un aire con humedad relativa baja, es capaz de admitir mucho vapor de agua procedente de la evaporación, por otro lado, un aire muy cercano a la saturación, ya no admitirá vapor de agua por muy elevada que sea la temperatura. 22

11 La evapotranspiración es un termino importante para la ecología, este concepto nos indica el conjunto de vapor de agua enviado a la atmósfera en una superficie, y es la suma del que se evapora directamente desde el suelo y el que las plantas y otros organismos vivos emiten a la atmósfera en su transpiración. La humedad del aire y de las plantas se encuentran directamente relacionadas, ya que entre el 60 y 85% del peso total de una planta se encuentra formado por agua, pero el equilibrio hídrico de la planta no depende solo de la cantidad de agua disponible en el suelo, sino también de la que pierda por evaporación; lo cual a su vez esta en función de la humedad del aire. Si el suelo tiene un cierto grado de humedad posibilita el crecimiento de plantas, pero las extremas condiciones sobre la superficie solo permite el crecimiento de aquellas especies capaces de retener la escasa humedad capturada. La evolución nos ha dado de esta manera plantas como los cactus, los cuales almacenan el agua dentro de sus tejidos, así mismo al disminuir sus hojas a espinas, prácticamente hacen imposible la perdida de agua por transpiración. En el extremo contrario de la adaptación evolutiva, tenemos a los árboles, lianas, epifitas y otras especies que se encuentran formando la selva tropical lluviosa, los cuales habitan en un medio en el cual las lluvias constantes, las nieblas y la alta humedad relativa del aire han hecho innecesarios los mecanismos destinados a retener agua e impedir su perdida por evaporación. Entre los animales, la capacidad de mantener dentro de ciertos niveles el porcentaje de agua en sus tejidos tiene la misma importancia que en las plantas, sin embargo, al alimentarse los animales de sustancias orgánicas ya elaboradas y no depender tan directamente de la cantidad de agua en el suelo, es la humedad del aire la que condiciona fuertemente su capacidad de supervivencia. Entre las especies animales terrestres como por ejemplo los anfibios y muchos vertebrados, los cuales presentan una piel que permite en mayor o menor medida la respiración del organismo, razón por la que es muy activa en cuanto al intercambio de agua con la atmósfera; por ejemplo, las ranas y lombrices requieren de habitar en ambientes húmedos. Las perdidas de agua en los animales a causa de la respiración, transpiración y excreción deben de ser compensadas por medio de aportes equivalentes; los animales beben pero en muchas ocasiones es suficiente el agua contenida en los alimentos para compensar dichas perdidas. La vida depende de la atmósfera, el oxigeno, el bióxido de carbono, la humedad atmosférica, son imprescindibles para el buen desarrollo de los organismos. No debemos olvidar que la atmósfera que conocemos en el planeta ha sido a su vez, conformada en gran parte por la actividad de los seres vivos, si no fuera por el proceso de fotosíntesis de las plantas, no habría oxigeno, así mismo en la actualidad el equilibrio de los gases como el oxigeno, bióxido de carbono, y el vapor de agua dependen de manera estrecha de los seres vivos, de su respiración, de la fotosíntesis, y de la transpiración. 23

12 El ozono es otro componente trascendental para la atmósfera, este compuesto se localiza en la capa de la atmósfera llamada estratosfera y es de vital importancia para detener las mortales radiaciones ultravioleta; es muy probable que hasta que no pasaron suficientes años para que se formara esta capa de ozono, la vida en la superficie, fuera del agua, hubiera estado totalmente impedida debido a la llegada sin freno de las letales radiaciones. Conocemos ya que el oxigeno y el bióxido de carbono (CO 2 ) son componentes vitales en el medio ambiente de los organismos, el oxigeno atmosférico es consumido por plantas y animales mientras que, gracias al proceso de fotosíntesis, es restituido de nueva cuenta a la atmósfera, conocemos así mismo que la cantidad de oxigeno en la atmósfera disminuye conforme se asciende en una alta montaña. El bióxido de carbono (CO 2 ) se encuentra formando parte de la atmósfera en pequeñas cantidades, aunque actualmente tiende a incrementar su concentración en la atmósfera, esto ocasionado por el uso excesivo de combustibles fósiles, los cuales incorporan grandes cantidades de este compuesto al aire; el bióxido de carbono (CO 2 ) es un gas vital para el proceso fotosintético, así mismo, participa en muchas reacciones fisiológicas de tejidos animales y vegetales; este compuesto se puede combinar con calcio y ayudar a la formación de huesos, conchas, y formaciones calizas como los bancos de coral. Este compuesto es reintegrado a la atmósfera por los seres vivos a través de la respiración, pero también las industrias incorporan grandes cantidades, con lo que se esta afectando de manera muy fuerte las condiciones climáticas del planeta. Suelo El suelo es el sustrato imprescindible de la vida en el medio terrestre, en el se sujetan y se nutren las plantas de cuya producción dependen los demás niveles del ecosistema, el suelo influye sobre los organismos determinando el tipo de vegetación y de animales presentes en el hábitat; parte fundamental del suelo son las grandes cantidades de hongos, bacterias, algas, y pequeños animales que llevan acabo tareas básicas para el ecosistema, por ejemplo, el cierre de los ciclos de los elementos o bien la descomposición de los restos orgánicos. Este componente abiótico es parte fundamental de los ecosistemas terrestres, 24

13 contiene agua y elementos nutritivos que los seres vivos utilizan; en el se apoyan y nutren las plantas en su crecimiento y condiciona, por lo tanto, todo el desarrollo del ecosistema. El suelo se forma en un largo proceso en el cual interviene el clima, los seres vivos, y la roca madre superficial de la litosfera, dicho proceso es una sucesión ecológica en la cual el ecosistema del suelo va madurando; la roca es meteorizada por los agentes meteorológicos (frío, calor, lluvia, oxidaciones, etc.), fragmentando de esta manera la roca, dichos fragmentos se entremezclan con restos orgánicos (heces, organismos muertos o en descomposición, pedazos de vegetales, organismos pequeños que viven el suelo, etc.), al pasar el tiempo todos los materiales se van estratificando y terminan por formar lo que conocemos como suelo; las propiedades del suelo son: color, textura, y ph. Color: Las diferentes capas que se observan en un perfil del suelo, muestran diversas coloraciones, un suelo oscuro tendrá una gran cantidad de humus. Textura: Esta nos permite identificar el tamaño de las partículas que conforman al suelo, esta propiedad le otorga al suelo su característica de porosidad y permeabilidad, para que así el suelo tenga suficiente aire y pueda retener el agua. ph: Representa la escala del grado de acidez o alcalinidad del suelo, serán suelos ácidos aquellos que presentan un ph entre 4 y un poco menos de 7, neutros si el ph es de 7, y alcalinos si el valor de ph es mayor de 7. En el suelo podemos encontrar sales nutritivas como las de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, azufre, y magnesio; estos minerales son indispensables para los vegetales ya que el conocer la nutrición mineral para los vegetales, es de gran importancia en el cultivo y producción de plantas utilizadas como alimento por el ser humano; existen diferentes tipos de suelos, según el porcentaje de sus componentes minerales (arcillosos, arenosos, gumíferos, calcáreo). En el suelo habitan una gran cantidad de bacterias y hongos, tantos que su biomasa supera normalmente a todos los animales que viven sobre el suelo, en la superficie del suelo, iluminada, habitan así mismos algas (sobre todo diatomeas), también podemos encontrar pequeños animales como ácaros, cochinillas, larvas de insectos, lombrices, etc. El proceso de formación del suelo es lento, de ahí la importancia de no destruir el ya formado durante el curso de los siglos, pues su recuperación es muchas veces imposible, ya que al desaparecer la capa fértil que lo cubre, desaparece también la vegetación, siendo el resultado final la desertización. 25

14 Luz Dentro de los factores abióticos del tipo físico, la luz es un factor ecológico esencial y de gran importancia en todo el estudio de los ecosistemas, lo anterior debido a que constituye la fuente principal de energía para los seres vivos. La luz visible es parte del espectro de energía que llega al planeta procedente del sol, este factor regula la existencia así como los ciclos de los diferentes organismos, al tiempo que ejerce una acción limitante. La luz visible se encuentra en una longitud de onda comprendida entre 360 y 760 nanómetros y es aproximadamente la mitad del total de energía solar que llega a la superficie del planeta, su distribución se encuentra en función del grado de nubosidad de la zona y del tiempo de permanencia de esta, así como del tipo de vegetación imperante en la región, por ejemplo, en un pinar, la luz que llega al suelo se reduce a la mitad, en cambio en un encinar oscila entre un tercio y un décimo, en bosques caducifolios la cantidad de luz a niveles inferiores es variable a lo largo del año (un máximo en invierno, mínimo en verano). En las aguas, particularmente en los grandes lagos y en el mar la distribución de la luz presenta un esquema regular que se encuentra en función de la cantidad que llega a la superficie y del grado de transparencia, en mares muy transparentes puede penetrar hasta casi 100 metros de profundidad. Prescindiendo de su dependencia indirecta de la luz como generadora de materia orgánica en las plantas, y por lo tanto de alimento, la luz es un factor regulador para muchas especies animales y vegetales; la duración relativa de las horas luz induce en muchas especies (unido a la baja temperatura ambiental) el inicio de la hibernación, o el comienzo de la migración; la luz estimula también la producción de hormonas sexuales y cuando llega a determinados niveles para cada especie, provoca el inicio o termino de la época reproductora. Calor El calor es una forma de energía ocasionada principalmente por la radiación solar, cuya manifestación mas notable es la temperatura; la distribución de la temperatura en el planeta es un factor ecológico de extrema importancia para la existencia de los organismos vivos, y en especial para los animales; para resistir las variaciones de temperatura los animales han desarrollado mecanismos especiales (desde pelaje presente, hasta las fases de inactividad estacional). 26

15 La temperaturas, también esencial para que ocurran las reacciones bioquímicas en los organismos vivos; los diferentes tipos de temperaturas imperantes en el planeta son producidas por diversos factores, por ejemplo: la cantidad de luz que llega a una parte dada de la superficie terrestre presenta un gran efecto sobre el promedio anual de temperatura; en el ecuador, la luz solar arriba a la superficie terrestre casi en un ángulo recto, lo que ocasiona que el clima sea constantemente tibio, mas hacia el norte o hacia el sur, los rayos del sol inciden con un ángulo mayor, lo que ocasiona que la misma cantidad de luz se extienda sobre una superficie mayor y produzca temperaturas mas bajas en general. El ángulo con que los rayos solares arriban al planeta es determinado por la latitud, la cual es la distancia hacia el norte o hacia el sur con respecto al ecuador (este está a 0 de latitud). Debido a que el planeta esta inclinado con respecto a su eje de rotación, mientras efectúa su recorrido anual alrededor del sol, las latitudes mas altas, sufren una considerable variación en el arribo de la luz solar, razón por la cual resultan tener estaciones muy marcadas, por ejemplo, durante el verano el hemisferio norte esta inclinado hacia el sol, por lo que recibe mayor cantidad de luz solar directa y tiene una temperatura mas calida; en cambio en el ecuador la variación en la inclinación casi no afecta el ángulo en el que esta el ecuador con respecto a los rayos solares, lo que ocasiona muy poca variación estacional en esa latitud. Este factor determina así mismo la distribución de vegetales y animales en el planeta, es así que en lugares cercas del ecuador se encuentran las selvas, en latitudes medias los pastizales y desiertos, un poco antes de los polos encontramos los bosques, y por ultimo la tundra en los polos. Todos los organismos vivos que habitan el planeta se encuentran afectados de manera muy fuerte por el estado del tiempo y por el clima. El estado del tiempo se refiere a las variaciones a corto plazo en: temperatura, humedad, nubosidad, viento, y precipitación, a lo largo de horas o días; En cambio el clima se refiere a los patrones generales del estado del tiempo que prevalecen año con año, e inclusive a través de los siglos, en una región en particular. Los factores que determinan el clima en una región en particular serán entonces la cantidad de sol, agua, y temperatura. Por lo tanto si el estado del tiempo afecta a los seres vivos, entonces el clima influye y limita la distribución de todas las especies. Las corrientes de aire en el planeta son originadas por las diferencias de temperatura entre las distintas masas de aire, así como por la rotación del planeta. Debido a que el aire caliente es menos denso que el frío, cuando los rayos del sol inciden sobre el ecuador el aire caliente se eleva; el aire calido de los trópicos también esta saturado de vapor de agua debido al calor del sol; cuando este aire se eleva se enfría un poco, y entonces, como el aire frío no es capaz de retener tanta humedad como el aire caliente, esta humedad se condensa y cae en forma de lluvia. Todo este proceso origina una banda alrededor del ecuador denominada trópico, la cual es la región más húmeda y calurosa del planeta. Es entonces que el aire frío y seco del ecuador fluye hacia el norte y hacia el sur, y es alrededor de los 30 de latitud norte y sur, y así el aire frío comienza a caer, conforme esto sucede es calentado por las radiaciones de la superficie terrestre. Para cuando llega al suelo, el aire se encuentra seco y caliente; es debido a esto que la mayor parte de los grandes desiertos del mundo están en esas latitudes. 27

16 Este aire entonces fluye de regreso hacia el ecuador, este patrón se repite más hacia el norte y hacia el sur, y luego deja caer la humedad alrededor de los 60 de latitud norte y sur, creando así las condiciones muy secas de los polos. Las corrientes marinas son causadas por la rotación del planeta, el viento, y el calentamiento del agua por el sol; los continentes interrumpen dichas corrientes, rompiéndolas en patrones mas o menos circulares (giros), dichos patrones rotan en el hemisferio norte en el sentido de las manecillas del reloj, en cambio, en el hemisferio sur lo hacen en sentido contrario. Debido a que el agua se calienta y enfría mas despacio que el suelo o el aire, las corrientes marinas tienden a moderar los extremos en las temperaturas; es así que las áreas costeras presentan menor variabilidad en su clima, mientras que las áreas hacia dentro del continente presentan mayor variación. Por ejemplo, un giro en el océano atlántico trae agua tibia desde el ecuador hacia el norte a todo lo largo de la costa este de América del norte, creando así un clima mas calido y húmedo que el que se presenta al centro del continente; después sigue transportando agua todavía tibia, mas hacia el norte y hacia el este, para calentar la costa oeste de Europa, antes de regresar hacia el sur. Los continentes y las montañas afectan tanto el clima como el estado del tiempo, ya que si la superficie del planeta fuera uniforme, presentaría zonas de clima en bandas (correspondientes a las latitudes), dichas zonas serian causadas por la interacción de la lluvia y temperatura; estas a su vez son ocasionadas debido al subir y bajar del aire. Debido a que los continentes presentan una forma irregular y se calientan y enfrían relativamente rápido; así mismo contamos con océanos que se calientan y enfrían de manera más lenta; ocasionando lo anterior una alteración en el flujo del viento y el agua, contribuyendo así a la distribución irregular de los ecosistemas. Para complicar aun mas la situación, esta el hecho de la variación en la altura de los continentes, ya que conforma avanzamos en altitud, la atmósfera se vuelve mas delgada y retiene menos calor, la temperatura desciende casi 2 por cada 305 metros de altura, debido a esto es posible encontrar montañas cubiertas de nieve en los trópicos Las montañas también modifican los patrones de las lluvias, cuando el aire cargado de agua es forzado a elevarse cuando se encuentra con una montaña, se va enfriando; como ya conocemos, sabemos que el enfriamiento reduce su capacidad de retención de agua, y entonces se condensa y cae como lluvia o nieve en la cara de la montaña que da hacia el viento. El aire fresco y seco se calienta una ves mas conforme baja por la ladera opuesta de la montaña y absorbe humedad de la tierra, creando así una región seca llamada sombra de lluvia; por ejemplo, la cadena montañosa del estado de Baja California quita el agua de los vientos que provienen del oeste, desde el océano pacifico y dejan desiertos en la sombra de lluvia en las laderas al este. 28

17 Actividad 1. Que es un organismo descomponedor y menciona dos ejemplos 2. Cuales son los factores bióticos y menciona tres ejemplos 3. Que es la humedad 4. Es todo el entorno natural en el que esta un organismo 5. Para que le sirve el ozono al planeta 6. Como afecta el calor al clima en los hemisferios del planeta 7. Como se forma un suelo 8. Como podemos conservar nuestro medio ambiente 9. Que es la hidrosfera 10. Este tipo de organismos producen compuestos orgánicos a partir de inorgánicos 11. Que es la atmósfera 29

18 12. Menciona las propiedades de un suelo 13. Como se clasifican los factores abióticos 14. Que es un organismo consumidor 15. Que pretende hacer la ecología con el ser humano 16. De acuerdo a su disponibilidad en el ecosistema este factor es determinante para el tipo de vida que ahí predomine 17. Es la cantidad máxima de vapor de agua que puede tener un metro cúbico de aire 18. Como se clasifican los factores que intervienen en el medio ambiente 19. Que es evapotranspiración 20. Que es un organismo productor 21. Que es el calor 22. Que pasa si se destruye un suelo ya formado 23. De que otra manera conocemos a los consumidores primarios 24. Cuales son los factores abióticos 25. Este factor abiótico constituye la fuente principal de energía para los seres vivos 26. Este tipo de organismos no llevan a cabo la fotosíntesis, obtienen sus nutrientes orgánicos ya elaborados 30

19 Adaptaciones de los organismos al medio ambiente En el curso de la evolución de la vida, todos los organismos, tanto animales como vegetales han ido ocupando los espacios que han encontrado disponibles, no obstante dichos espacios imponían determinadas condiciones las cuales limitaban la posibilidad de sobrevivir, por lo que las diferentes especies se adaptaron a esas condiciones, dando lugar a nuevas especies y así a la diversidad actual de animales y vegetales. Las adaptaciones al medio acuático son las primeras en surgir, esto debido a que la vida surgió en las aguas, a salvo de las peligrosas radiaciones que todavía llegaban a la superficie del planeta durante ese tiempo. Es así que el medio acuático limito con sus propiedades físicas y químicas las posibles vías de evolución y desarrollo de los organismos vivos; la necesidad de no hundirse hacia el fondo marino ocasiono que los seres vivos adoptaran medios para contrarrestar dicha fuerza, surgiendo así un tipo de flotadores, como los tejido aeríferos de muchas plantas, y las vejigas llenas de gas de las medusas, sinóforos o peces. Otros organismos mas desarrollados, desarrollaron algunas formas con las cuales podían realizar desplazamientos pequeños, originando de este modo los flagelos y cilios, así como también partes del cuerpo debidamente ensanchadas las cuales proporcionaban una superficie de sustentación (estabilizadores). Como el agua se opone al movimiento de los cuerpos, los animales tuvieron que adaptar su morfología, para así encontrar la mínima resistencia al desplazamiento en ese medio Las adaptaciones al medio aéreo y terrestre se dan ante la falta de fuerza de empuje de las aguas, que compensa el peso corporal, lo cual impidió que los animales terrestres alcanzaran mayor tamaño al de sus homónimos acuáticos; la situación para los vegetales fue diferente, pues estos al crecer fijos sobre el suelo y no tener que desplazarse, la construcción de elementos de soporte no constituye ningún problema. Sin embargo el aire, incluso bajo condiciones de máxima humedad, presentaba un gran reto para mantener el equilibrio hídrico; por lo que las plantas recubrieron su cuerpo de cutícula impermeable, así mismo redujeron la cantidad de estomas; en casos extremos, como en los desiertos, las hojas disminuyeron su tamaño y se transformaron en espinas o bien se convirtieron en estructuras de reserva de agua. Los animales ante el peligro de desecación engrosaron su piel o bien la impermeabilizaron, se recubrieron de gruesos caparazones o bien continuaron habitando muy ligados al agua aunque llevan a cabo una parte de su vida en el exterior. 31

20 A la par de estas adaptaciones morfológicas, también se llevaron a cabo otras de tipo fisiológico mucho mas importantes, lo cual les permitió conquistar medios extremos. Frente a los cambios de temperatura las plantas optaron por reducir sus hojas a agujas (confieras) o bien a perderlas con la llegada del otoño. Los animales, por otra parte adquirieron un pelaje denso, aumentando así mismo el grosor de su capa de grasa para aislarse del entorno; algunos otros se ocultaron en cuevas durante el invierno (osos) nutriéndose de sus reservas adiposas, mientras que otros se aletargaron. En los desiertos muchos animales se acostumbraron a descansar durante el día y llevar a cabo sus actividades durante la noche, cuando la temperatura es menor, además de cubrir todas sus necesidades hídricas con el agua contenida en sus alimentos. Sin embargo, hay especies que en lugar de modificar sus costumbres o su fisiología, se trasladan de un lugar a otro para disfrutar siempre de condiciones parecidas (aves migratorias). En base a lo anterior, la adaptación es la característica que presentan los organismos vivos que les permite ajustarse al medio ambiente de su entorno natural; la biodiversidad en el planeta fue ocasionada a través de adaptaciones de los seres vivos para sobrevivir en un medio adverso. 32

21 Niveles de organización El ecosistema es el nivel de organización de la naturaleza que es de suma importancia para la ecología; en la naturaleza los átomos se encuentran organizados en moléculas, y éstas a la vez en células. Las células se agrupan para formar tejidos, siendo los conjuntos de tejidos los encargados de dar forma a los órganos, los cuales, al reunirse varios para llevar a cabo una función definida, dan origen a los sistemas, por ejemplo, el sistema digestivo, conformado por la boca, faringe, estomago, intestinos, etc., o bien el sistema respiratorio ( nariz, faringe, pulmones, etc.). Un organismo vivo se encuentra constituido por varios sistemas anatómicos y fisiológicos unidos de manera estrecha entre si; los cuales llevan a cabo la totalidad de las funciones del ser vivo. Para la ecología, la organización de la naturaleza es importante a partir de niveles superiores al de organismo, ya que los organismos viven en poblaciones, las cuales consideran a un grupo de individuos de la misma especie habitando en una misma zona y en la misma época. Así mismo las poblaciones se estructuran en comunidades, las cuales son conformadas por el conglomerado de poblaciones de especies diferentes que se encuentran interactuando entre si al estar viviendo al mismo tiempo en una determinada superficie. El concepto de ecosistema aun es mas amplio que el de comunidad, porque un ecosistema incluye, además de la comunidad, a los factores abióticos (el ambiente no vivo), con todas las características de clima, temperatura, condiciones de suelo, aire, etc., el ecosistema se encarga de estudiar las relaciones que presentan entre si los organismos vivos que conforman la comunidad, pero también, las relaciones con los factores abióticos. El concepto de ecosistema es de suma importancia para comprender como funciona la naturaleza, lo podemos definir como la unidad de estudio, trabajo o investigación de la ecología. El ecosistema es un sistema complejo en el que se encuentran interactuando entre si los organismos vivos, y así mismo con el conjunto de factores abióticos que conforman el ambiente (temperatura, clima, luz, suelo, aire, etc.). La ecología se encarga de estudiar a la naturaleza como un gran conjunto, en el cual los factores bióticos y abióticos están interactuando entre si en un complejo entramado de relaciones. En algunas ocasiones el estudio ecológico puede estar delimitado en una área pequeña de trabajo local y especifico, pero en otros casos, se interesa por cuestiones muy generales; por ejemplo, un investigador puede encontrarse estudiando como afecta la intensidad de la luz y temperatura a un bosque de encinos, mientras otro puede encontrarse investigando la manera en que fluye la energía en la selva tropical; pero lo especifico de la ecología es que siempre estudia las relaciones entre los organismos y estos a su vez, con el medio abiótico. 33

22 La ecosfera en su conjunto es el ecosistema mayor, es el ecosistema mundial, abarca todos los organismos vivos (biosfera) y las interacciones entre ellos, y así mismo con la tierra, agua, y atmósfera. Es decir abarca todo el planeta y reúne a todos los organismos vivos en sus relaciones con el ambiente no vivo de todo el planeta. Pero dentro de esta gran sistema existen subsistemas, los cuales son ecosistemas mas delimitados, por ejemplo, el océano, un bosque, un lago, o incluso un árbol, o una fruta que se esta pudriendo son ecosistemas que presentan patrones de funcionamiento, en los cuales podemos detectar semejanzas fundamentales, las cuales nos permiten agruparlos en el concepto de ecosistema. Todos los ecosistemas funcionan de manera parecida, sin excepción todos requieren de una fuente de energía la cual fluye a través de los diferentes componentes del ecosistema, mantiene la vida y moviliza el agua, los minerales y algunos otros componentes físicos del ecosistema. La fuente principal de energía es el sol. En todos los ecosistemas se presenta un continuo movimiento de los materiales, los diferentes elementos químicos se trasladan del suelo, el agua o el aire, a los organismos, así como de unos seres vivos a otros, y al final retornan al suelo, agua o aire, cerrándose de esta manera el ciclo. En el ecosistema toda la materia se recicla, es decir, es un sistema cerrado en relación a la circulación de la materia; así mismo la energía se traslada entre los organismos (fluye) generando de esta manera organización en el sistema, es decir, el sistema es abierto con referencia al intercambio de energía con el medio ambiente. El ecosistema es un sistema complejo y cualquier variación en un factor o componente del sistema repercute en el resto de los componentes, es por eso la importancia que tienen las relaciones que se establecen. Para llevar a cabo el estudio de los ecosistemas se analizan las relaciones alimentarias, los ciclos de la materia y los flujos de energía. En las relaciones alimentarias, la vida necesita un aporte continuo de energía la cual llega a la Tierra desde el Sol y pasa de unos organismos a otros a través de la cadena trófica, la acción de transferir energía química nutritiva, desde su lugar de elaboración en las plantas verdes a través de una serie de individuos, en donde cada uno devora al que esta antes de el para servir como alimento, constituye una cadena alimenticia Las redes de alimentación representan la reunión de todas las cadenas tróficas, comienzan en las plantas (productores) que captan la energía luminosa con su actividad fotosintética y la convierten en energía química almacenada en moléculas orgánicas. Las plantas son devoradas por otros seres vivos que forman el nivel trófico de los consumidores primarios (herbívoros). 34