CUADERNILLO DE ECOLOGÌA BACHILLERATO

Apuntes de la asignatura de Ecología

Titular Luz María irizar Moreno

2/02//08

Dirección General en Ciencia y Tecnología del Mar

Centro de Estudios Tecnológicos del Mar

Cuadernillo de Ecología (antologías) Clave de asignatura ECBACN 44

Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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San Blas Nayarit, a 2 de febrero de 2008 PROGRAMA DE ECOLOGÌA CLAVE – ECBACN 44 UNIDAD I. INTRODUCCIÓN A LA ECOLOGÍA Objetivo.Objetivo.- Reconocerá las relaciones disciplinarias, factores limitativos y componentes ambientales, el campo de estudio de la ecología a partir de las diferentes niveles de organización en la naturaleza. 1.1. 1.1. Aspe Aspect ctos os hist histór óric icos os de la ecol ecolog ogía ía El primer estudioso de las interacciones entre los organismos vivos y su medio ambiente no vivo fue Teofrasto (327 – 287 a.C.) filósofo griego, condiscípulo de Aristóteles, por tanto, los orígenes de la ecología se encuentran en la historia natural de los griegos y, más tarde, en el trabajo de los fisiólogos vegetales y animales. El término ecología lo estableció el célebre biólogo alemán Ernest H. Haeckel en el año de 1869, quien lo definió como el estudio de las relaciones de un organismo con su medio ambiente inorgánico y orgánico; en particular, Haeckel consideraba que un organismo cualquiera presentaba relaciones de tipo positivo o “amistoso” y de tipo negativo o “enemistoso” con las plantas y animales con los que convivía. Tal vez el mérito de Haeckel fue percatarse de que el campo de estudio de la ecología no estaba cubierto por ninguna de las ramas de la biología de esa época. La historia de la ecología difiere de otras ciencias, ya que éstas primero tienden a generalizar para luego dividir su campo de estudio – a partir de un mecanismo deductivo -, en tanto aquélla trabaja a la inversa – mediante inductivo - porque es en sí una ciencia de síntesis que combina conocimientos de diversas disciplinas con puntos de vista propios, lo que finalmente ha convergido en un tronco común: el estudio de las relaciones entre los seres vivos y su medio ambiente. Dentro de los hechos sobresalientes se puede hacer una reseña cronológica relacionada con la ecología: De 1478-1577 y 1539-1600 Se llevo a cabo una comparación de plantas y animales por Gonzalo Fernández de Oviedo y Joseph de Acosta, respectivamente. En 1707-1708; 1769–1859 y 1809-1882 Buffon, Alejandro von Humboldt y charles Darwin respectivamente hacen estudios comparativos naturalistas. 1707 1707-1 -177 7788 Linn Linneo eo reco recono noce ce la rela relaci ción ón entr entree la dist distri ribu buci ción ón de plan planta tass y las las características ambientales. En 1883 Mobius establece el concepto de biocenosis para definir a una “comunidad social”, donde prevalecen condiciones especiales que favorecen el desarrollo de algunos organismos. El viaje del Challenger , efectuado entre 1872-1876, fue primordial para establecer a la ecolog ecología ía como como una cienci cienciaa interd interdisc iscipl iplina inaria ria,, en este este viaje viaje trabaj trabajaro aronn conjun conjuntam tament entee bot botán ánic icos os,, zoól zoólog ogos os,, fisi fisiól ólogo ogos, s, quím químic icos os y geól geólog ogos os para para la cons constr truc ucci ción ón de los los “laboratorios costeros”. Las Las investigaciones de este equipo contribuyeron a que la visión multidisciplinaria del medio acuático surgiera primero que la del medio terrestre. Un ejemplo de esa perspectiva se tiene en el trabajo titulado El lago como un microcosmos, de S:A: Forbes (1887); en esa misma época (1880), Víctor Hensen estudia el plancton y trata Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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San Blas Nayarit, a 2 de febrero de 2008 PROGRAMA DE ECOLOGÌA CLAVE – ECBACN 44 UNIDAD I. INTRODUCCIÓN A LA ECOLOGÍA Objetivo.Objetivo.- Reconocerá las relaciones disciplinarias, factores limitativos y componentes ambientales, el campo de estudio de la ecología a partir de las diferentes niveles de organización en la naturaleza. 1.1. 1.1. Aspe Aspect ctos os hist histór óric icos os de la ecol ecolog ogía ía El primer estudioso de las interacciones entre los organismos vivos y su medio ambiente no vivo fue Teofrasto (327 – 287 a.C.) filósofo griego, condiscípulo de Aristóteles, por tanto, los orígenes de la ecología se encuentran en la historia natural de los griegos y, más tarde, en el trabajo de los fisiólogos vegetales y animales. El término ecología lo estableció el célebre biólogo alemán Ernest H. Haeckel en el año de 1869, quien lo definió como el estudio de las relaciones de un organismo con su medio ambiente inorgánico y orgánico; en particular, Haeckel consideraba que un organismo cualquiera presentaba relaciones de tipo positivo o “amistoso” y de tipo negativo o “enemistoso” con las plantas y animales con los que convivía. Tal vez el mérito de Haeckel fue percatarse de que el campo de estudio de la ecología no estaba cubierto por ninguna de las ramas de la biología de esa época. La historia de la ecología difiere de otras ciencias, ya que éstas primero tienden a generalizar para luego dividir su campo de estudio – a partir de un mecanismo deductivo -, en tanto aquélla trabaja a la inversa – mediante inductivo - porque es en sí una ciencia de síntesis que combina conocimientos de diversas disciplinas con puntos de vista propios, lo que finalmente ha convergido en un tronco común: el estudio de las relaciones entre los seres vivos y su medio ambiente. Dentro de los hechos sobresalientes se puede hacer una reseña cronológica relacionada con la ecología: De 1478-1577 y 1539-1600 Se llevo a cabo una comparación de plantas y animales por Gonzalo Fernández de Oviedo y Joseph de Acosta, respectivamente. En 1707-1708; 1769–1859 y 1809-1882 Buffon, Alejandro von Humboldt y charles Darwin respectivamente hacen estudios comparativos naturalistas. 1707 1707-1 -177 7788 Linn Linneo eo reco recono noce ce la rela relaci ción ón entr entree la dist distri ribu buci ción ón de plan planta tass y las las características ambientales. En 1883 Mobius establece el concepto de biocenosis para definir a una “comunidad social”, donde prevalecen condiciones especiales que favorecen el desarrollo de algunos organismos. El viaje del Challenger , efectuado entre 1872-1876, fue primordial para establecer a la ecolog ecología ía como como una cienci cienciaa interd interdisc iscipl iplina inaria ria,, en este este viaje viaje trabaj trabajaro aronn conjun conjuntam tament entee bot botán ánic icos os,, zoól zoólog ogos os,, fisi fisiól ólogo ogos, s, quím químic icos os y geól geólog ogos os para para la cons constr truc ucci ción ón de los los “laboratorios costeros”. Las Las investigaciones de este equipo contribuyeron a que la visión multidisciplinaria del medio acuático surgiera primero que la del medio terrestre. Un ejemplo de esa perspectiva se tiene en el trabajo titulado El lago como un microcosmos, de S:A: Forbes (1887); en esa misma época (1880), Víctor Hensen estudia el plancton y trata Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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de establecer un balance en la producción de los mares. Es probable que este trabajo pionero haya posibilitado el desarrollo de los conceptos dinámicos de producción, biomasa y equilibrio en los sistemas acuáticos, antes que en los continentales. 1756,1880-1910 Bufon, Darwin, y Wallace sientan los fundamentos de la ecología. Bases de la historia natural. 1823-1913 R. Wallace, coautor de la teoría de la selección natural, es considerado también fundador de la zoogeografía. De 1880- 1930 A.Wegener es fundador de la biogeografía. En 1913 Se celebra en Berna la primera conferencia sobre protección de los paisajes naturales y se reconoce en este siglo a la ecología como la ciencia que estudia los problemas de poblaciones y comunidades. A Leeuwenhoek, T. Malthus, R. Peral y V. Volterra en 1687, 1718, 1925 y 1926 respectivamente, hacen planteamientos relativos al aumento matemático del tamaño poblacional. En 1927 C: E: Elton desarrolla el conceptote nichos ecológicos y pirámides ecológicas. En 1930 1930 E. Birg Birgee y C. Juda Juday, y, esta establ blec ecen en el conc concep epto to de prod produc ucci ción ón prim primar aria ia.. Posteriormente1942 R. L. Linderman detalla el flujo de energía en el ecosistema, el que se ve ampliamente incrementado con los trabajos de E. y H. Odum y de Oving respecto alos ciclos nutritivos. En 1958 en Atenas se celebra el primer congreso para la conservación de la naturaleza y sus recursos. 1969 Suecia propone a la ONU que se realice la primera conferencia sobre el medio ambiente humano y en 1972 se crea el Programa de las Naciones Unidad para el Medio Ambiente (PNUMA). En este programa México representa al Caribe y América Latina. En 1992 se efectúa en Rió de Janeiro, Brasil la reunión internacional conocida como “La cumbre de la Tierra”. 1.2 La ecología ecología y su su relación relación con otras otras ciencias ciencias.. Hay quienes opinan que las definiciones de esta ciencia son muy generales e imprecisas, porque no es posible detallar en una sola los tipos de relaciones y la manera en que éstas se efectúan entre los organismos y su medio; esto se debe a que cada fenómeno ecológico tiene un origen diferente y por lo tanto el enfoque biológico que se le dé a su solución tambié tambiénn tendrá tendrá que reunir reunir caract caracterí erísti sticas cas propia propias. s. Result Resultaa más conveni convenient entee analiz analizar ar primero el fenómeno ecológico, para después estudiarlo integralmente con el apoyo de los conocimientos proporcionados por otras disciplinas biológicas y ciencias auxiliares. La ecología para su estudio se relaciona con otras disciplinas biológicas como fisiología, taxonomía, biogeografía, entre otras, y se auxilia de las ciencias como meteorología, geografía, oceanografía, edafología, física, química, matemáticas, sociología, economía y en especial bioestadística.

1.3 Divisiones de la ecología En la actualidad la ecología se divide en varias ramas entre las que se cuentan:


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1. Autoecología. Estudio las relaciones entre un solo tipo organismo (especie) y el medio en que vive.(población) 2. Sinecología. Estudia las relaciones entre diversas especies pertenecientes a un mismo grupo y el medio en que viven (comunidad). 3. Dinámica de poblaciones. Estudia las causas y modificaciones de la abundancia de especies en un medio dado, es decir los cambios que se presentan en una población y que están relacionados con su sobrevivencia. 4. Ecología aplicada. Representa la tendencia moderna de protección a la naturaleza y el equilibrio de ésta en el medio humano rural y urbano. 5. Ecología de sistemas. Probablemente sea la más moderna rama de esta ciencia emplea las matemáticas aplicadas en modelos matemáticos y de computadoras para lograr la comprensión de la compleja problemática ecológica. Existen otras ramas de esta ciencia, como la ecología microbiana que junto con algunas aplicaciones de la microbiología industrial, de la ingeniería sanitaria y la ingeniería ambiental han dado origen a las aplicaciones industriales de los biotratamientos y tecnologías de recuperación de los ecosistemas. También se puede mencionar que se pueden especializar en algunos sectores como: ecología marina, ecología de agua dulce etc. A finales del siglo XX, la ecología se ha vuelto una rama del saber humano que traspasa fronteras previamente establecidas, tanto hacia sus ciencias auxiliares como hacia su propio contexto. Es así que se relaciona con la biología vegetal y animal, la meteorología, pedagogía, geología, antropología, sociología, economía, etc. Además en su estructura interna es difícil separar el comportamiento de la dinámica poblacional, la genética evolución y adaptación de una especie de su entorno ambiental, por lo que en la práctica se transforma en una ciencia transdisciplinaria. Esta parte concluye con la siguiente reflexión: La ecología moderna se ha ampliado enormemente, no sólo en cuanto a su campo de acción sino en la profundidad de sus planteamientos, por los problemas ligados a ella, (como los relativos a la conservación y explotación de los recursos naturales), deben enfocarse desde un punto de vista educativo, de concientización y acción no por medio de leyes y reglamentos abstractos y la aplicación de planes ilógicos. Uno de estos casos es la propuesta para reducir la contaminación generada por aceites y gasolinas mediante la restricción de su uso, en vez de procurar el abaratamiento del gas natural y la energía atómica; mientras esto último no suceda, los decretos sobre la desulfuración de combustibles seguirán ignorados. 1.4 Estructura del medio ambiente. Para penetrar en el medio de la ecología existe un sistema de categorías las cuales se interrelacionan y tienen una posición dialéctica. Estas categorías son las siguientes: ambiente, medio, sustrato, hábitat, biotopo, población biocenosis, ecosistema y nicho ecológico. Ambiente.- Es el conjunto de condiciones físicas, químicas y biológicas que rodean a un organismo. A cada una de estas condiciones exteriores o conjunto de ellas que influyen sobre el individuo se le llama factor ambiental. El oxigeno, el anhídrido carbónico, la humedad, la presión atmosférica, el conjunto de animales y plantas son factores ambientales. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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Medio.- Es el elemento que esta en contacto inmediato con el organismo, lo que lo rodea y con el que realiza sus intercambios fundamentales. El medio es una parte especial del ambiente (es lo que lo circunda de inmediato). Existen dos medios: aire y el agua. Sustrato.- Es la superficie sobre la cual se apoyan o desplazan los organismos. A veces el sustrato es el medio (el agua en el caso de los animales acuáticos). El sustrato puede ser el suelo, piedra, otros organismos, el piso de una jaula. Hábitat.- Es el conjunto de condiciones ambientales donde normalmente los organismos desempeñan sus funciones dentro de la comunidad. El hábitat es la casa del organismo. Cada hábitat posee su propia serie de factores bióticos y abióticos. En una región pueden encontrarse una gran cantidad de hábitats diferentes, por ejemplo en una playa existen diferentes hábitats: la orilla de la costa, la arena, las partes profundas, entre otras. Biotopo.- Es el área específica ocupada por la comunidad y constituye una unidad ambiental fácilmente distinguible dentro de la misma. Un arroyo de montaña, una cueva, un pantano, son biotopos donde se localizan ciertas comunidades. Es decir, el biotopo no es más que una localidad en la cual se presentan condiciones ambientales más o menos homogéneas. El biotopo aluenga una determinada biocenosis Población.- Es el conjunto de organismos de una misma especie biológica que ocupa un área determinada, la cual puede ser de extensión variable. Los miembros de una población comparten las mismas fuentes alimenticias y los individuos que la componen se pueden cruzar entre sí. Por lo tanto, no se trata de un simple grupo de individuos, sino de organismos que mantienen relaciones entre sí y con el ambiente. Por ejemplo, el conjunto de individuos de la especie bovina habitantes en los pastizales de una zona lechera; la lombriz de tierra que se encuentra en el suelo del pastizal y las plantas de pangola que allí crecen.. Comunidad o biocenosis.-Se denomina al conjunto de poblaciones animales y vegetales mutuamente adaptadas pobladores de una misma zona. La biocenosis no necesita ser necesariamente autosuficiente. El alimento no siempre está asegurado, a veces, es necesario buscarlo fuera de ella como el caso de los murciélagos que habitan en una cueva. Sin embargo, la biocenosis más típicas comprenden especies que realizan todas las funciones necesarias como para que exista equilibrio y resulten relativamente autosuficientes. Ecosistema.- La dinámica total establecida por el hábitat y los organismos vivientes asociados que lo ocupan, constituyen un complejo natural llamado ecosistema Odum (1959) ha sugerido que cualquier área natural, que comprenda organismos vivos y sustancias no vivientes interrelacionadas puede producir un cambio de materiales entre ellos, constituye un ecosistema. Así un bosque, un estanque, un pastizal, una parte del litoral marino, un arrecife coralino, son ejemplos de ecosistema. La integración de todos los ecosistemas del mundo forma el gran ecosistema del globo terráqueo, la biosfera que comprende todos los componentes vivos y no vivos. Los ecosistemas son las subdivisiones mayores de la biosfera. La definición de ecosistema tiene una significación esencial en la ecología moderna, podemos decir que constituye la unidad esencial del trabajo de los ecólogos. Nicho Ecológico.- Es el papel funcional que realizan los organismos dentro de la comunidad. Este puede estar dado por la posición que ocupa la especie en la cadena Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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alimenticia, por la forma de transformar la energía por su interrelación con el ambiente, por la forma peculiar de defenderse, por los hábitos reproductores, por la forma que actúan sobre ellos otras especies, entre otras. Por ejemplo la actividad polinizadora de los insectos en relación con la reproducción de las flores; la secreción de la tinta del calamar cuando es atacado por sus enemigos. En un pastizal donde conviven plantas, insectos, ácaros, ganado vacuno, etc. Las plantas constituyen los organismos que elaboran sus propios alimentos a partir de la energía solar (organismos productores) y sirven de fuente alimentaria a los insectos, ácaros y el ganado vacuno (organismos consumidores). En todos los ejemplos anteriores cada uno de los organismos citados ocupa un nicho diferente al del otro, de este modo, el pasto ocupa un nicho diferente al de los insectos que pueden, al mismo tiempo, ocupar dos nichos: el de polinizadores y consumidores. 1.4.1 Se define al medio como la materia que rodea al ser vivo y con la cuál éste realiza sus muy diversas e importantes relaciones. El medio ambiente funciona como un todo, como una unidad, es decir, los elementos que lo integran se encuentran tan estrechamente relacionados que no sería posible sustraer o eliminar a uno sin que afectara al conjunto; sin embargo, cuando se desea estudiar su estructura y funcionamiento, muy frecuentemente se le suele dividir en dos partes: medio abiótico o físico y medio biótico u orgánico. 1.4.2 Componentes ambientales.- El medio abiótico o físico está constituido por los componentes fisicoquímicos inanimados o inertes que influyen sobre los seres vivos, por ejemplo clima, suelo, energía solar en sus diferentes manifestaciones – luz, calor, radiaciones ultravioleta, entre otras - , gases, agua, sustancias químicas, etc. El medio biótico u orgánico lo integran los seres vivos, es decir , microorganismos, hongos, plantas y animales, agrupados en los reinos: Animal, Vegetal, Protista, Fungi, y la modificación del reino Monera que dio lugar a los nuevos reinos Eubacteria o bacterias verdaderas y Arqueobacterias o bacterias ancestrales formándose seis reinos. Los componentes abióticos pueden diferenciarse en dos categorías; los que ejercen efectos físicos y los que presentan efectos químicos. 1.4.3 Los factores abióticos físicos.- Son los componentes abióticos básicos de un ecosistema, (la comunidad biológica o conjunto de organismos vivos de tal ecosistema está sujeta a dichos factores). Los factores abióticos físicos más importantes son, entre otros, la luz solar, la temperatura, la atmósfera y la presión atmosférica, el agua, el microclima, la altitud y la latitud. Luz solar.- Es la fuente principal de energía de un ecosistema. La radiación solar que se recibe sobre la superficie terrestre varía según el ángulo de incidencia. La radiación solar en los polos se distribuye en un área mayor que en el ecuador. Este fenómeno causa efectos notables en las temperaturas ambientales de las zonas irradiadas; en efecto, se sabe de la gran diferencia entre las temperaturas del ecuador y la de los polos norte y sur. También existen diferencias en la irradiación, condicionadas en los hemisferios norte y sur por la inclinación de la Tierra sobre su eje en relación con la trayectoria alrededor del Sol. En invierno, por ejemplo, el hemisferio norte se inclina en dirección contraria al Sol, de modo que el ángulo de incidencia de los rayos solares sobre su territorio disminuye, lo Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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cual ocasiona un menor número de horas de luz diurna y un marcado descenso en la temperatura ambiental. La magnitud de la luz solar que alcanza la capa externa de la atmósfera es de alrededor de1.9 cal-g/cm2 /min. y al nivel del mar es de 1.5cal-g/cm2 /min. Si esta radiación se distribuyera de manera uniforme sobre toda la superficie terrestre durante un año, fundiría una capa de hielo de 25m de espesor. Además de su efecto térmico, la luz solar es la materia prima energética para el proceso de la fotosíntesis, aunque la mayor parte de la energía no es susceptible de ser transformada en energía de enlaces químicos: del total de energía irradiada se calcula que sólo el 2% ha logrado convertirse en fotosintetatos. Este índice tan bajo de aprovechamiento puede deberse, entre otras razones, a que no toda la energía irradiada es aprovechable, según el espectro de luz solar, sólo parte de esta radiación es visible. Entre las radiaciones de luz visible se encuentran las que calientan el ambiente y las que absorben las plantas verdes para efectuar la fotosíntesis, fenómeno de trascendental importancia para iniciar el flujo de materia y de energía en un ecosistema. La temperatura.- La energía térmica proveniente de la luz solar se expresa de dos maneras en la naturaleza; una es la temperatura, considerada como la intensidad de la energía expresada en grados (Centígrados, Fahrenheit, Kelvin, etc.) y otra es la cantidad de calor, medido en calorías, contenido en un cuerpo; las calorías de un material – por ejemplo un alimento – indican la cantidad de energía química que éste posee almacenada. Grandes extensiones del planeta Tierra, incluyendo océanos, ofrecen temperaturas adecuadas para la vida. En relación directa con esto, existen organismos que carecen de un mecanismo interno de control de temperatura y es por ello que tienen la misma temperatura del medio donde viven. A dichos organismos se les denomina poiquilotermos y funcionan con mayor eficiencia en las temperaturas comprendidas entre los 5 y 34 o C lo que limita su distribución, peces, anfibios y reptiles son ejemplo de este tipo de organismos. En contraste con lo que acabamos de explicar, también existen los organismos homeotermos, mismos que poseen un mecanismo interno de control de la temperatura, es decir su temperatura corporal es relativamente uniforme. Las aves y los mamíferos representan este tipo de organismos. La cantidad de energía solar y la forma en que ésta incide sobre la superficie terrestre influyen sobre la temperatura de cada zona geográfica, mientras que las variaciones de temperatura en la superficie del planeta y los movimientos de rotación y de translación de éste condicionan el patrón de corrientes de aire (vientos) y, por ende, las precipitaciones pluviales. Así los vientos que ascienden en el ecuador pierden humedad en forma de precipitación pluvial y los que descienden a los 30o de latitud norte y sur, ocasionan los grandes desiertos de esas zonas. Durante la transferencia de aire caliente desde el ecuador hacia los polos, los vientos alisios del sureste y noroeste, además de los vientos del oeste, son los responsables de las diversas precipitaciones pluviales en el planeta. Estas precipitaciones junto con los efectos de latitud, altitud y efectos geológicos debidos a la presencia de montañas, ocasionan la diversidad de climas y en consecuencia de biomas en la tierra. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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En general, los aumentos progresivos de latitud y altitud causan efectos térmicos similares ya que la temperatura media de la atmósfera va disminuyendo 0.5o C por cada grado de aumento de latitud o por cada 100m de elevación en cuanto a altura; es decir 100 m de altitud equivalen al aumento de un grado de latitud. Las variaciones de latitud y altitud determinan cambios térmicos y por consiguiente, afectan la distribución de los seres vivos, los que presentan formas de dispersión paralelas si se trata del aumento de latitud (alejamiento paulatino del ecuador) o del aumento de altitud (altura sobre el nivel del mar). Atmósfera y presión atmosférica.- Aunque el aire y el agua son los dos medios fundamentales donde se desarrollan los seres vivos, se deben destacar sus diferencias fundamentales. El aire es una mezcla gaseosa que contiene 79% de nitrógeno, 20% de oxígeno, y 0.03% de bióxido de carbono; su densidad es de 0.0136. En tanto que el agua está formada exclusivamente por la molécula H2O. La densidad del agua pura es de 1.0g/cm3 y, en el mismo sistema de unidades, el agua de mar tiene una densidad de 1.028; en coincidencia el protoplasma tiene la misma densidad, ya que ambas contienen sales minerales disueltas. La presión atmosférica también presenta efectos distintos: en el aire, cada vez que se ascienden 300 m la presión baja 24 mm de mercurio; mientras que en el mar, cada vez que se descienden 10 m, la presión acuática asciende en 760 mm de mercurio; a 900 m de profundidad la presión alcanza valores de varios miles de toneladas fuerza/m2 . Estas variaciones condicionaran en gran medida los patrones de distribución característicos de los seres vivos en ambos medios. Los factores abióticos químicos son los factores que en el desarrollo de un ecosistema, tal es el caso de la composición química de los sustratos, ya sean acuáticos o terrestres, los gases atmosféricos y acuáticos, así como todos los elementos necesarios para la vida y que se encuentran dentro de los ciclos biogeoquímicos. El sustrato, en términos generales constituye la superficie sobre la que se establecen los seres vivos para satisfacer sus necesidades de fijación, nutrición protección, reserva de humedad, etc. En los ecosistemas terrestres el sustrato está constituido por el suelo, mientras que en los acuáticos puede estar formado por rocas, piedras sueltas, grava, arena, barro, o incluso por la película superficial que se forma en las capas superiores de las reservas acuáticas. Otros factores abióticos químicos: el oxígeno y el anhídrido carbónico. El oxígeno y el anhídrido carbónico son dos sustancias que tienen una importancia fundamental en el intercambio de los organismos con su ambiente. Dichas sustancias son un factor clave de la fotosíntesis y la respiración, como puede constatarse en las siguientes reacciones: El O2 y el CO2 guardan una estrecha y recíproca relación, juegan un papel elemental no tan sólo en la respiración y la fotosíntesis sino también en procesos de quimiosíntesis donde se forman carbohidratos. En los procesos de mineralización de la materia orgánica por vía microbiológica, el oxígeno y el bióxido de carbono por lo general están presentes, consumiéndose y desprendiéndose, respectivamente. El oxígeno constituye el 20% de la atmósfera; éste valor general en todo el globo terráqueo. En los ambientes terrestres se dispone de una cantidad uniforme y adecuada de oxígeno; éste se consume en la respiración aerobia, se reintegra después de un rompimiento de la molécula de agua que se presenta en la fotosíntesis, regenerándose así el nivel de oxígeno presente en la naturaleza. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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En el agua la principal fuente de oxígeno es la fotosíntesis, aunque bajo ciertas circunstancias también puede liberarse del ambiente acuático por las reacciones de organismos fotosintéticos: plancton y vegetales sumergidos. La solubilidad del oxígeno en el agua se relaciona con temperatura, concentración de sales, presión interna, por lo que en el agua existe aproximadamente 25 veces menor cantidad de oxígeno que en el aire, considerando la medida de un litro. El oxígeno del agua se puede consumir tanto por la respiración de todos los seres acuáticos como por la descomposición de los materiales que se encuentran en ella. 1.4.4. Factores bióticos.- Los seres vivos constituyen los factores bióticos del medio y se pueden clasificar en tres grupos: Productores o autótrofos, Consumidores o heterótrofos y Desintegradotes o descomponedores. Productores.- Son organismos autótrofos capaces de producir su propio alimento mediante la fotosíntesis o la quimiosíntesis. Las plantas son organismos productores fotosintéticos que utilizan la luz solar para transformar agua, sales minerales y bióxido de carbono en sustancias orgánicas que constituyen el alimento y la fuente de energía para ellas mismas y para los demás seres vivos. Otro tipo de organismos productores son las bacterias quimiosintéticas que utilizan la energía química para producir moléculas orgánicas a partir de sustancias inorgánicas. Consumidores.- Son organismos heterótrofos, incapaces de producir su propio alimento. Los consumidores, como los animales incluyendo los parásitos y los protistas, obtienen su alimento y, en consecuencia, su energía de otros seres vivos. Los consumidores son de varios tipos: Consumidores primarios. Son los herbívoros (que se alimentan de plantas) e incluyen, desde organismos microscópicos, como el zooplancton, hasta grandes herbívoros, como el elefante y la jirafa. Consumidores secundarios. Son los carnívoros que se alimentan de herbívoros, tal es el caso de arañas, zorros, sapos y coyotes. Consumidores terciarios. Son carnívoros que se alimentan de otros carnívoros. Por ejemplo las serpientes o las hienas. Puede haber consumidores de cuarto y quinto orden, tal es el caso de aves de carroña y águilas entre otros. •

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Desintegradores. También se conocen como descomponedores o reductores. Son organismos heterótrofos que se alimentan de restos de organismos animales o vegetales muertos, transformando la materia orgánica en inorgánica. Microorganismos como las bacterias, los hongos, y los protozoarios son desintegradores. Éstos realizan un trabajo de gran utilidad en la naturaleza ya que mineralizan la materia orgánica, es decir, descomponen los materiales que constituyen las plantas y animales, así como sus excrementos, transformándolos en compuestos simples inorgánicos que podrán ser utilizados de nuevo por los productores en los procesos de fotosíntesis o quimiosíntesis.

En biología se llama detritos a los materiales vegetales muertos, como hojas, ramas y troncos caídos y hierba seca, así como los desechos fecales de animales y, a veces, a sus cadáveres. Muchos organismos se han especializado en alimentarse estos elementos y se les da el nombre de saprofitos o detrivoros. Entre los ejemplos se cuentan las lombrices Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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de tierra, las termitas, hormigas y los escarabajos. Al igual que con los consumidores, podemos identificar saprofitos primarios, que se alimentan directamente de detritos, y secundarios que se alimentan de los primarios etc. Un grupo extremadamente importante de devoradores primarios es el de los descomponedores, a saber hongos y bacterias de putrefacción. 1.4.5. Factores limitativos.- Un factor limitativo o limitante, es cualquier agente físico, químico ó biológico que actúe en forma contraria al buen desarrollo del organismo, ya sea por faltar o bien por encontrarse en demasía, en cualquier etapa del ciclo de vida de dicho organismo, o población. Todos los elementos que conforman el medio un medio ambiente equilibrado, deben mantenerse en proporciones adecuadas y dentro de ciertos rangos, para permitir un desarrollo orgánico sostenible, ya que el la existencia y prosperidad de un organismo o una especie en particular dependen del carácter completo de un conjunto de condiciones. La ausencia total o el descenso de ese organismo o esa especie, pueden ser causadas por la deficiencia o el exceso cualitativo o cuantitativo de cualquiera de los factores químicos, físicos o biológicos que afectan los límites de tolerancia del organismo en cuestión y que condicionan su desarrollo. Los requerimientos de cada nutriente suelen ser diferentes para cada especie y hasta y hasta para cada fase de su ciclo de vida, esto se expresa en la ley de Liebig, y la de Shelford. 1.4.5.1. Ley del mínimo de Liebig.- Establece que la falta de cualquier nutriente esencial para una especie lo convierte en un factor limitante para su adecuado desarrollo. 1.4.5.2. Ley de tolerancia de Shelford.- Se establece que los organismos no solo requieren contar con todos los elementos indispensables para su desarrollo, sino también que estos factores se encuentren dentro de rangos de valor determinados a los cuales la especie este adaptada, o sea que tolere.


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UNIDAD II LA POBLACIÓN: UNIDAD BÁSICA DEL ECOSISTEMA. Objetivo.- Investigara y manejara los conocimientos generales sobre las características de las poblaciones, su función y la relación que existe entre ellas, así como los efectos de los factores abióticos que la rodean. 2.1 Concepto de población. Población es el conjunto de individuos de la misma especie, que viven en un espacio determinado y son capaces de intercambiar material genético por medio del proceso reproductivo y generan descendencia fértil. Una población de pinos o de conejos, son ejemplo de la definición anterior. Debido a la capacidad de entrecruzarse entre sí y al intercambio de material genético en ese proceso de reproducción, a la población se le considera como la unidad evolutiva básica de la comunidad, con estructura y función propias. Los procesos evolutivos se presentan gradualmente en las poblaciones, puesto que los cambios ocurren en el banco del genoma, el cual esta constituido por el material genético colectivo de toda la población; es por ello que tales cambios sólo se manifiestan después de ciertos periodos, ya que las variaciones de una generación a otra son casi imperceptibles. El individuo es pasajero, no así la población la cual persiste en el mismo lugar y con ligeras variaciones en el número de individuos de uno a otro año. La población ocupa el primer nivel dentro del campo de estudio de la ecología, por lo tanto es la unidad de estudio de esta ciencia. 2.2 Características de la población. Las características de la población son de índole grupal y por lo tanto no son aplicables a los individuos que la integran. Dentro de estas características tenemos el hábitat específico, las características estructurales y las características funcionales. 2.2.1 Hábitat. El hábitat específico esta conformado por las características medio ambientales donde se desarrolla adecuadamente la población y a la cual esta adaptada. 2.2.2 Características estructurales. Las características estructurales son aquellas establecen relaciones entre el número de individuos que conforman la población y el territorio en que habitan. Dentro de estas características tenemos a la distribución espacial, densidad, edad, y proporción de sexos. La distribución espacial es la forma en que se distribuyen los organismos dentro de su territorio y que esta muy relacionada con la conducta característica del individuo, como la territorialidad, los hábitos reproductivos y alimenticios, posesión de áreas con mejores condiciones ambientales, por características instintivas de atracción social. Los organismos pueden vivir en rebaños, manadas, parejas o en solitario, también se le denomina dispersión interna de la población. La distribución puede ser al azar, uniforme o aglomerada.


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En la distribución al azar, los individuos se encuentran distribuidos de manera irregular no forman grupos sociales y pueden ubicarse en cualquier sitio, se presenta cuando la zona dispone de recursos en toda su área de manera homogénea. Esta forma de dispersión es poco frecuente en la naturaleza, un ejemplo serían los árboles y plantas de los bosques tropicales. La distribución uniforme es más regular que la anterior, los organismos de una población se distribuyen conservando una distancia relativamente constante entre ellos. Puede presentarse donde la disposición de recursos es escasa, o donde los miembros de la población obtienen alguna ventaja de su espacio regular. Tal es el caso de un nogalar, en que cada árbol se planta a una distancia similar, o bien, la distribución de las aves en una isla durante la época de anidación. La distribución aglomerada es la forma de distribución más frecuente en la naturaleza, y obedece fundamentalmente a la distribución heterogénea de los recursos del medio y a la tendencia social de ciertas especies de agruparse, obteniendo con ello muchas ventajas. La distribución aglomerada puede manifestarse con mayor magnitud en determinadas épocas del año o en ciertas etapas de la vida de los integrantes de la población. Este tipo de dispersión origina el territorialismo, muy conocido en los vertebrados, donde circunscriben sus actividades en un área que defienden de manera tenaz. En ciertos casos, los animales definen su territorio durante su período de reproducción. Ejemplo de esto son los animales que conforman las manadas, cardúmenes o parvadas. La densidad es el número o magnitud de individuos en relación con alguna unidad de espacio (de área o de volumen). Puede ser absoluta y relativa o ecológica. La densidad absoluta es el número de individuos por la unidad del espacio total, es decir, la magnitud de la población respecto al espacio que ocupa. Por ejemplo, cuando en un cultivo existen siete millones de diatomeas por m3 de agua, se está hablando de densidad absoluta. En la densidad relativa o ecológica se toma en cuenta el número de organismos de una especie por cierta unidad de espacio específico, es decir se considera únicamente las zonas que comprenden su hábitat; por ejemplo cuando en determinado lugar existen cuatro millones de diatomeas por m3 de aguas superficiales. La edad. Las poblaciones no están constituidas por individuos de la misma edad las edades que suelen tomarse en cuenta al estudiar las poblaciones son la prerreproductiva, la reproductiva, y la posreproductiva. Las pirámides de edad son formas gráficas de representar la distribución por edades de los individuos de una población. La estructura por edad es importante para predecir las tendencias futuras de una población. Básicamente existen tres tipos de pirámides de edad que son: •

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Pirámide en expansión. Cuando existe gran cantidad de individuos jóvenes o en edad prerreproductiva. Pirámide estable. Comprende una distribución balanceada de jóvenes, adultos y viejos. Esto es, de edad prerreproductiva, reproductiva, y posreproductiva. Pirámide en decadencia. Significa que la población posee un mayor número de individuos viejos o de edad posreproductiva.


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La proporción de sexos nos sirve para predecir el crecimiento que puede esperarse en una población, de acuerdo al porcentaje entre hembras y machos, ya que, en la naturaleza la proporción debe favorecer a las hembras es decir debe existir más hembras que machos pues éstos son capaces de cubrir a más hembras, en la mayoría de las poblaciones. 2.2.3.Las características funcionales. Los parámetros que influyen en la velocidad de cambio en la población son la natalidad, la mortalidad, y la migración o dispersión; como resultado de la interacción de ellas se da la curva de crecimiento. El ritmo es la velocidad en que ocurre uno de estas características (natalidad y mortalidad), en determinado tiempo y bajo condiciones ideales o adversas. •

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Natalidad o ritmo de nacimientos es el aumento que experimenta una población por el número de nacimientos por unidad de tiempo. Ejemplo 90 pollos que nacen en el lapso de un mes en una granja. Mortalidad o ritmo de defunciones. Se refiere al número de individuos de una población que mueren por unidad de tiempo. Por ejemplo, 60 osos muertos por año en un bosque determinado. Migración. Es el movimiento periódico de salida o entrada de individuos de una población. Incluye el movimiento inmigración, o entrada de organismos a una población; y el movimiento de emigración, o salida de organismos.

El crecimiento de una población es el resultado del equilibrio entre dos fuerzas opuestas, el potencial biótico y la resistencia ambiental. Se llama potencial biótico al ritmo máximo de crecimiento de una población en condiciones ideales. Esto es, el potencial biótico es la capacidad que tienen los organismos de reproducirse a velocidad máxima en un ambiente ideal o teórico, donde no haya competencia, ni limitantes de alimento, o de espacio, etc. Dos moscas comunes, en condiciones ideales, podrían producir seis millones de individuos al año. La resistencia ambiental indica los factores físicos y biológicos que impiden que un organismo alcanzar su potencial biótico. Algunos factores de resistencia ambiental son la baja disponibilidad de alimento y de espacio, e interacciones como la competencia, el parasitismo y la depredación. Los factores de la resistencia ambiental se clasifican en extrínsecos e intrínsecos. Los primeros, también conocidos como factores independientes de la densidad, operan sobre la población desde el exterior, limitando su crecimiento. Entre los factores extrínsecos se encuentran el clima, el suministro de alimento, los contaminantes y las enfermedades. Por ejemplo, las heladas, las fuertes lluvias y las sequías, reducen el tamaño de las poblaciones, y el empleo de plaguicidas aumenta la mortalidad de poblaciones de larvas. Los factores de la resistencia ambiental intrínseca o factores dependientes de la densidad, son aquellos que se generan dentro de la propia población, limitando su crecimiento. Estos factores se hacen más efectivos a medida que aumenta la densidad de la población, limitando su crecimiento. Entre ellos se encuentra la territorialidad, la tensión social, el parasitismo, la depredación, y la competencia dentro de los mismos miembros de una población. Tal es el caso de la competencia entre una manada de leones por el alimento. Asimismo, los parásitos se propagan con mayor rapidez de un organismo a otro en poblaciones de alta densidad, y los depredadores encuentran más fácilmente su presa en poblaciones grandes. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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Curvas de crecimiento poblacional.- Los registros de las variaciones en el tamaño de las poblaciones, a través del tiempo se pueden mostrar por medio de gráficas. Las curvas resultantes, llamadas curvas de crecimiento, son de dos tipos en J o en S. Curva de crecimiento en J o exponencial. Corresponde a un aumento explosivo de la población en forma exponencial. Las curvas de crecimiento en J son típicas de poblaciones de insectos que en época de frió disminuyen considerablemente. La etapa inicial de esta curva de crecimiento es lenta (fase demorada), y después muestra una fase de aumento rápido (fase logarítmica). En la fase final la curva en J declina de manera súbita. Curva de crecimiento en S o sigmoidea. Es un patrón de crecimiento poblacional que se presenta por lo general en organismos en ambientes nuevos, llamados organismos pioneros. Se caracteriza por presentar un crecimiento lento al principio (fase demorada), luego se acelera en forma exponencial (fase logarítmica), para continuar en forma lenta y llegar a un nivel más o menos constante (fase de equilibrio). Cuando una población llega al nivel de equilibrio equivale a alcanzar la densidad máxima que puede tolerar el ambiente. A esto se le llama capacidad portadora del ambiente o capacidad de carga. La dinámica de la población es el estudio de los cambios que se presentan en una población determinada. Las estrategias k y r son estrategias relacionadas con los procesos de sobrevivencia de una especie, ya que las que poseen la estrategia k se desarrollan más cerca de su capacidad de carga, adoptando una curva sigmoidea; las especies que presentan la estrategia r representan un crecimiento similar al exponencial. Las especies con estrategia k viven, en general en ambientes más estables que las especies que presentan estrategia r, dependen más para su sobrevivencia de las condiciones del medio que del tamaño poblacional. En tanto que las especies que presentan estrategia r, dependen más para su sobrevivencia de las condiciones del medio que del tamaño poblacional. La estrategia k esta ligada a los procesos de sobrevivencia de una especie; en este caso las poblaciones que poseen esta estrategia se desarrollan en límites cercanos a los marcados por su capacidad de carga; presentan una curva sigmoidea de crecimiento poblacional, viven en ambientes más o menos estables y su mortalidad depende del tamaño poblacional, en general adultos con baja tasa reproductiva (tiempo generacional o de gestación prolongado). La estrategia r esta ligada a los procesos de sobrevivencia de una especie, consiste en que las poblaciones presentan fluctuaciones irruptivas que ascienden y descienden bruscamente, mostrando una curva de desarrollo poblacional similar a la curva exponencial; las especies que manifiestan una estrategia r de sobrevivencia presentan, para lograrla, mayor dependencia de las condiciones del ambiente que del tamaño poblacional, adultos con alta tasa de reproducción (tiempo generacional breve) se propagan en forma irruptiva . •

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Estrategia de sobrevivencia k Tasa reproductiva baja (índice de fertilidad) Cuidados paternos a los descendientes Grandes dimensiones corporales Tiempo generacional prolongado Su hábitat es estable

Estrategia de sobrevivencia r Tasa reproductiva elevada No hay cuidados paternos Tamaño corporal pequeño Tiempo generacional breve Su hábitat es inestable


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Apuntes de la asignatura de Ecología Tasa de mortalidad bajas o constantes Presentan poca migración Desarrollan mecanismos defensivos Competencia interespecífica Número de crías pequeño Reproducción tardía


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Tasa de mortalidad altas Presentan alta migración No desarrollan mecanismos defensivos Competencia intraespecífica Número de crías grande Reproducción temprana.

2.3 Relación entre las poblaciones. Todos los organismos que cohabitan en la misma área establecen relaciones directas e indirectas entre ellos en forma dinámica, buscando un equilibrio entre ellos, y un cambio en cualquiera de las poblaciones ocasionará cambios en los demás. 2.3.1. Nicho ecológico. Es la forma específica en la que un organismo encaja en su ambiente natural. El sitio particular que ocupa dentrote su hábitat, esto es sus relaciones con el ambiente, sus alimentos, sus compañeros y sus enemigos. Para poder ubicar a una población determinada dentro de la comunidad biótica local, se utiliza el termino de “nicho ecológico”, con el que se define la posición de la especie dentro de la cadena trófica, estableciendo su función en el ecosistema. 2.3.1.1. Exclusión competitiva. Generalmente un nicho ecológico estará ocupado por una sola especie y cuando por cualquier circunstancia existen dos o más especies ocupando el mismo nicho, se produce competencia entre ellos, en la cual la especie con mejores condiciones adaptativas termina desplazando a la otra especie, a lo que se la el nombre de exclusión competitiva. (Hombre de Neardental y Cromayon, Lobo y coyote, erizo y adulón).

2.3.2.

Relaciones intraespecíficas.

Para que los miembros de una población puedan sobrevivir, no sólo deben adaptarse a las condiciones del ambiente, sino que tienen que establecer una serie de relaciones con otros organismos que viven en la misma área. En cualquier situación en que una población interactué con otra, una de ellas, o ambas, modificara su crecimiento. La interacción entre dos poblaciones pueden ser intraespecíficas (dentro) y las relaciones interespecíficas (entre dos). Las relaciones intraespecíficas son aquellas que se dan entre individuos de la misma especie que buscaran la supervivencia de la misma, así como mejores condiciones de vida. La principal forma de relación intraespecífica es la reproducción, ya que sin ella la especie no sobrevive. Generalmente la época de reproducción está determinada por condiciones medio ambientales adecuadas. En organismos unicelulares simples, como bacterias y protozoarios, la reproducción es por división celular y se realiza siempre que existan condiciones propicias. En los organismos más evolucionados, la época de reproducción suele generar grandes Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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migraciones reproductivas que tienen por objeto facilitar la fecundación y buscar zonas con condiciones óptimas al desarrollo de la cría, especialmente en organismos de fecundación externa. Otro tipo de relación intraespecífica es la derivada de la necesidad de alimentarse, en el caso de presas, en estos casos la formación de agrupaciones numerosas facilita cualquiera de los dos. Cuando una población aumenta en número de manera desproporcionada, se rompe el equilibrio y aumenta la competencia entre individuos tanto por espacio como por alimento, lo que deriva en aumento de mortalidad y disminución de natalidad, reduciéndose el número de organismos y regresando a las condiciones de equilibrio. 2.3.3. Relaciones interespecíficas. Las relaciones interespecíficas son aquellas que se dan entre individuos de diferentes especies que conviven en el mismo territorio y que se pueden dividir en dos clases principales: las relaciones positivas o de colaboración y las relaciones negativas o antagónicas. Relaciones positivas o de colaboración.- Aunque tradicionalmente simbiosis se ha interpretado como la asociación de dos especies de organismos, en la que ambas resultan beneficiadas, existe la tendencia a definirla sólo como vida en común ,es decir, vivir juntos, y se refiere a cualquier tipo de relación entre los organismos; por ejemplo, el mutualismo, el comensalismo y el parasitismo. •

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Comensalismo.- Es la relación entre dos especies que viven juntas y en la que una, llamada comensal, se beneficia, mientras que la otra resulta inafectada; por ejemplo, en el caso del pez rémora y el tiburón, aquel tiene modificada su aleta dorsal en un disco de succión, por medio del cual se adhiere en la región ventral del tiburón y así es transportada por esté y aprovecha los residuos alimenticios que deja. El pez rémora resulta beneficiado y el tiburón no le afecta dicha relación. Protocooperación.- es la relación entre dos especies de organismos en las que ambas se benefician. Esta interacción resulta opcional para las dos especies asociadas, es decir no es necesaria para su sobrevivencia, cada una puede sobrevivir por separado. Que ciertas especies de aves se alimentan de ectoparásitos del ganado es un ejemplo de protocooperación. Mutualismo.- También conocida como simbiosis. Los organismos resultan mutuamente beneficiados, pero su relación es indispensable ya que si son separados mueren. Tal es el caso de los protozoarios que viven en el intestino de las termitas y digieren la celulosa de la madera. Los líquenes, formados por la asociación de algas y hongos, constituyen otro ejemplo de mutualismo; en esta relación las algas proporcionan alimento al hongo al realizar la fotosíntesis, y los hongos brindan sustrato a las algas.

Relaciones negativas o antagónicas. Son aquellas que se dan entre dos especies y al menos una de ellas sale perjudicada, debido a la relación predador – presa o depredación, parasitismo, amensalismo o antibiosis y competencia. •

Relación predador presa o depredación.- La depredación es la relación que se establece entre dos especies de organismos donde una, llamada depredador, tiene que cazar y matar a otra, llamada presa, para obtener su alimento. La Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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especie depredadora se beneficia, mientras que la población presa se inhibe. Este tipo de interacción funciona como sistema selectivo de las poblaciones porque extermina los individuos débiles, enfermos y viejos que son las presas de mayor facilidad para su captura; al mismo tiempo opera como mecanismo regulador del crecimiento poblacional porque a mayor número de depredadores se ocasiona la disminución del número de presas y al disminuir esta población desciende desciende también también la de depredadores depredadores,, ocasionando ocasionando nuevamente el incremento incremento de la población de presas. Antibiosis o amensalismo.- En esta relación, una especie de organismos crea condiciones que son adversas al desarrollo de otra sin sufrir alteración; la primera resulta inafectada, mientras que la segunda se inhibe, por ejemplo el hongo Penicillium notatum inhibe el desarrollo de gran variedad de bacterias. Competencia Competencia interespecí interespecífica. fica.-- Es la comp compet eten enci ciaa que que se efec efectú túaa entr entree organismos de diferentes especies, por ejemplo entre pelícanos y gaviotas por la captura de peces, que son su fuente de alimento. La teor teoría ía de excl exclus usió iónn comp compet etit itiv ivaa de Gaus Gausee es un caso caso típi típico co de compet competen enci ciaa interespecífica. El experimento realizado por Gause y que le sirvió como base para elabo elabora rarr su teor teoría ía fue fue el sigu siguie ient nte: e: Empl Empleó eó dos dos espec especie iess de prot protoz ozoa oari rios os cili ciliado adoss Paramecium Paramecium caudatum caudatum y Paramecium aurelia. Puestos en medios de cultivo diferentes mostraban mostraban un crecimient crecimientoo poblacional poblacional sigmoideo, sigmoideo, típi típico co de las poblaciones poblaciones en ambientes ambientes nuevos, sin embargo, cuando las dos poblaciones se colocaban en un mismo cultivo, con una cantidad limitada de alimento, después de 14 días sólo sobrevivía y se desarrollaba el Paramecium aurelia, debido a la ventaja que presentaba al reproducirse ligeramente con mayor rapidez que el Paramecium caudatum. La teor teoría ía de exclu exclusi sión ón compet competit itiv ivaa de Gaus Gausee seña señala la que cuand cuandoo dos dos espe especi cies es de organismos en un mismo medio compiten por los mismos recursos que emplean para sobrevivir y éstos se encuentran en cantidades limitadas, una de ellas será eliminada a menos que cambie su nicho ecológico. 2.4 Adaptación Adaptación ambiental ambiental de las las especi especies es.. •

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Los seres vivos, para poder acomodarse a las diferentes condiciones ambientales, han tenido que sufrir una serie de transformaciones o ajustes orgánicos, acomodación o adecuación denominada adaptación. Adaptación es, toda característica que permite a un organismo existir bajo las condiciones impuestas en el medio, hacer uso de sus nutrientes y de la energía, del calor y de la luz disponible en la comunidad, y conseguir protección contra los enemigos y las variaciones climáticas. En realidad, todo ser es un manojo de adapt adaptac acio iones nes,, en su mayo mayorí ríaa mu muyy poco poco visi visibl bles es,, pero pero que le permi permite tenn sobr sobrevi evivi virr y reproducirse. La capacidad de adaptación de los organismos a su medio es limitada, nunca es perfecta, ya que dicho medio es variable y los organismos que en él habitan tienen que ajustarse constantemente a dichos cambios o perecer, como ha sucedido con muchas especies que vivieron, se desarrollaron e incluso llegaron a dominar la Tierra durante las diferentes eras geológicas, y que al no poder adaptarse a los nuevos cambios climáticos, se extinguieron como es el caso de las trilobitas que poblaron los océanos en la era Paleozoica y de los grandes saurios en la Mesozoica. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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La adaptación se alcanza a través de la combinación de caracteres heredados que dotan a los organismos de mayores posibilidades de subsistir y desarrollarse en el medio que habitan. Los principios fundamentales de la adaptación son los mismos que sirven de base a la evolución, es decir la variación y la selección natural. A través de las mutaciones y las recombinaciones genéticas, genéticas, todos los individuos de reproducción sexual resultan diferentes entre sí por los caracteres heredados. La mutación es el cambio heredable que se presenta en el material genético, y la recombinación genética es la mezcla de genes que se obtiene a través de sucesivas generaciones en una especie, originando nuevos genotipos y fenotipos. fenotipos. La selecc selección ión natural natural de Darwin explica que aunque todas las especies tienden a aumentar en razón geométrica, las poblaciones permanecen casi equilibradas, por lo que es de suponerse que opera entre ellas una permanente lucha por la existencia. Las variaciones heredadas en los individuos de una especie determinan su sobrevivencia o su extinción dependiendo de que estas variaciones les sean favorables o desfavorables. Los individuos cuyas variaciones propician su mejor adaptabilidad al medio sobreviven y al reproducirse transmiten sus características a sus descendientes. descen dientes. Las Las adapt adaptac acio ione ness se puede puedenn agru agrupa parr en tres tres tipo tipos: s: mo morf rfol ológ ógic icas as,, fisi fisiol ológi ógica cass y conductuales. •

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Las adaptaciones morfológicas.- Son aquellas que comprenden las estructuras de los organismos, su anatomía. Se pueden observar a simple vista por lo que son obvias, como la estructura de la mano, las espinas de una planta, los picos de las aves, la forma de los peces, etc. La coloración de ciertos organismos también ha sido de suma importancia para la conservación de su especie, en algunas aves es su coloración lo que atrae a las hembras, y en las flores éste atrae a los insectos y aves que contribuyen a su polinización y dispersión de semillas. El mimetismo es el fenómeno por el cual un animal adquiere el aspecto, ya sea en forma o color de otro organismo o de algún objeto, para protegerse de sus depredadores; por ejemplo ciertos insectos toman el aspecto de las hojas o del las ramas de las plantas. El camuflaje es una coloración protectora o de ocultación, como una clase de disfraz para mezclarse con el medio ambiente como las rayas de los tigres, cebras y el pelaje blanco del oso polar. Las adaptaciones fisiológicas.- Este tipo de adaptaciones implica mecanismos de ajuste funcional mediante procesos especializados como la respiración, la nutri nut rici ción ón y la tran transp spir irac ació ión, n, las las enzi enzima mass neces necesar aria iass para para la diges digesti tión ón,, la coagulación de la sangre o la contracción muscular, como último ejemplo se puede mencionar la hibernación de algunos animales en el periodo de frío. La adaptaciones conductuales.- El comportamiento son todas las actividades que el organismo realiza como respuesta a estímulos internos y externos. Un ejemplo ejemplo provocado provocado por estímulos estímulos internos internos es cuando un animal animal busca la fuente fuente para saciar su hambre o su sed. Por otro lado el comportamiento comportamiento provocado provocado por estímulos estímulos externos externos son, las reacciones reacciones de los organismos organismos ante los diferentes diferentes factores del medio físico, como luz, temperatura, sustancias químicas etc. La migración de algunos organismos organismos es una respuesta para desplazars desplazarsee hacia zonas en donde se den mejores condiciones climáticas. El tropismo es un cambio de orientación que realizan los vegetales dirigiéndose hacia un estímulo o Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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alejándose de él. El tactismo o taxia es el movimiento de locomoción o de desplazamiento que realizan los animales como respuesta a un estímulo del medio, como el comportamiento de las mariposas cuando son atraídas por una fuente luminosa. Por supues supuesto to que estas estas adapta adaptacio ciones nes se agrupa agrupann artifi artificia cialme lmente nte,, cualqui cualquier er tipo tipo de adaptación depende de otros tipos, es decir están vinculadas, por ejemplo, la adaptación conductual de las aves en la migración depende de las adaptaciones morfológicas, tales como las plumas, el peso ligero de los huesos para poder volar y músculos fuertes, también la coordinación coordinación muscular muscular y la producción producción de energía entre la adaptaciones adaptaciones fisiológ fisiológicas icas comprendidas. 2.5 Efectos Efectos de los los factores factores abiótico abióticoss en la població poblaciónn. Los factores abióticos del ecosistema son todos aquellos parámetros que influyen o afectan a los organismos, de tal forma que éstos reaccionan a través de adaptaciones y respuestas a los cambios cambios que puedan ocurrir, en mayor o menor grado. grado. Dentro de las más impo import rtan ante tess tenem tenemos os la resp respue uest staa de sere seress vivos vivos a las las fluct fluctua uaci cione oness de la luz, luz, la temperatura y el sustrato. Luz.- Uno de los efectos más importantes de la luz es la producción de clorofila, realizada por los organismos fotosintéticos terrestres y acuáticos (plantas verdes, algas, bacterias y cianobacterias). Por otro lado también se deben considerar los fenómenos de periodicidad y los tactismos, ya que ambos permiten lograr respuestas condicionadas de plantas y animales sensibles a los niveles de luz solar. En los animales los tactismos son respuestas diferenciales a los niveles de luz. Este tipo de respuesta les permite tornarse más activos en presencia de la luz y reducir sus acciones en la oscuridad, o a la inversa; por ejemplo, se han comprobado en el laboratorio los hábitos nocturnos del ratón ciervo, el cual por algunas razones ecológicas prefiere cazar durante la noche y mantenerse en reposo en horas horas diu diurna rnas. s. Tropismo es la respuesta de los seres vivos a un factor físico determ determina inado; do; por ejempl ejemploo en un fototr fototropi opismo smo positiv positivoo lo tenemo tenemoss en una respue respuesta sta favorable de las plantas a la luz. El color de la piel de algunos animales puede estar directamente influido por la luz o por uno de sus efectos: la temperatura. temperatura. A esto se le ha dado en llamar reglas térmicas ecológicas, resulta ampliamente conocida la regla de que los individuos de talla menor están relacionados con temperaturas altas, mientras que los de mayor longitud lo están con temperaturas bajas. Estas características van estrechamente ligadas con la irradiación solar correspondiente. La principal adaptación fisiológica a los cambios de temperatura en los animales animales lo constituyen constituyen los organismos organismos de sangre caliente caliente u homeotermos homeotermos,, en los que se desa desarr rrol olla la un meca mecani nism smoo para para mant manten ener er un cont contro roll inte intern rnoo de la temp temper erat atur ura, a, independiente de la temperatura externa. En conclusión la temperatura es un factor que limita la distribución de las especies, actúa sobre cualquier etapa del ciclo vital y afectan las funciones de supervivencia, reproducción y desarrollo. El sustra sustrato to tiene tiene conside considerab rables les efecto efectoss mecáni mecánicos cos sobre sobre los organi organismo smos, s, ya que constituye constituye la superficie superficie sobre la que viven y se desplazan desplazan o en cuyo interior interior transcurre transcurre su vida entera. Aquí se consideran sus efectos químicos ya que, desde el punto de vista de la produ producti ctivid vidad ad del ecosist ecosistema ema,, repres represent entaa la princi principal pal fuente fuente de materi materias as primas primas para para desarrollar el proceso fotosintético, que inicia la producción alimenticia en el ecosistema. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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UNIDAD III LA COMUNIDAD Objetivo.- El alumno identificara la relación entre comunidades, evolución diversidad y biocenosis de los seres vivos en su comunidad. 3.1 Concepto de comunidad o biocenosis. Como ya se ha mencionado, la comunidad es el conjunto de poblaciones de plantas, animales y otros organismos que ocupan un hábitat específico. Las característica principal de la comunidad es la interacción que se establece entre los organismos de las poblaciones para mantener un equilibrio dinámico. Es importante distinguir que el ecosistema comprende tanto a los factores vivos como a los inertes (abióticos), mientras que la comunidad sólo toma en cuenta a los seres vivos. La comunidad es sinónimo de biocenosis, que son todos los seres vivos, dígase vegetales, animales, y microorganismos, presentes en un determinado medio. Las relaciones existentes entre las poblaciones que conforman una comunidad son recíprocas, es decir, no se puede alterar las condiciones de vida de una especie sin que se afecte al conjunto. A veces tales alteraciones llegan a modificar la biocenosis en su totalidad, normalmente no es un conjunto fijo, sino experimenta continuos cambios, tanto cualitativos como cuantitativos, al aparecer o desaparecer especies o al variar el número de individuos que la integran. Durante su desarrollo, una comunidad atraviesa por una ordenada serie de cambios llamada sucesión. Con frecuencia, se interrumpe la sucesión por desastres naturales, como el fuego o las inundaciones. También la interrumpen los humanos cuando desmontan las tierras para la fundación de granjas, construcción de edificios o carreteras. Estas áreas pasan por la sucesión después que se han eliminado los árboles para la obtención de madera. Al igual que cualquier otro nivel biológico de organización, una comunidad es un sistema viviente; y por tanto, ésta tiene una historia de su desarrollo. La serie de cambios de una comunidad durante su desarrollo se llama sucesión ecológica. La parte de la ecología que se ocupa del estudio de las comunidades es la sinecología. 3.2 Parámetros de la comunidad. Los parámetros o características que sirven para distinguir a las comunidades pueden consistir en su biodiversidad, o sea en el número de especies diferentes que la integran, en su biomasa, que es la cantidad de masa viva que compone a cada especie y también la estabilidad en tiempo y espacio que la comunidad presente. A continuación se aludirá a éstas: •

Biodiversidad.- Es diversidad de especies con que esta formada la comunidad, como las especies vegetales, animales y microorganismos. Es fácil reconocer que un bosque es más diverso y mejor organizado que un campo de cultivo. La Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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diversidad de especies en la comunidad determina su mayor grado de organización y estabilidad. Mientras mayor sea el número de especies vegetales y animales que tenga la comunidad, mayores posibilidades de alimentación habrá para cada una de ellas, es decir, mayores y más complejas pueden ser las redes tróficas en la comunidad. Así como también las alteraciones que se presentan en una comunidad que posee gran variedad de especies, es mayor la posibilidad de restaurarse o estabilizarse por procesos dinámicos propios. Estructura y formas de crecimiento. Se establecen mediante los diferentes niveles que integran su estratificación que son sus formas de crecimiento. La estratificación es la forma de ubicación en la cual los seres vivos se encuentran organizados en su comunidad. Representa la organización espacial u horizontal. Cada organismo vive y se desarrolla en un lugar particular de acuerdo con sus requerimientos, dicho lugar puede ser el suelo, sobre el suelo, bajo las piedras, sobre los árboles, etc. La competencia, en la estratificación vertical de los bosques, desempeña una función importante por la obtención de mayor proporción de energía luminosa. En la selva, donde la estratificación alcanza su mayor grado de complejidad, existen zonas superficiales en las que no llegan directamente las radiaciones solares. Asimismo la localización de individuos diferentes especies en los estratos propicia, al mismo tiempo, el mayor número de microhábitats y la mayor biodiversidad, que conducen a un mayor grado de estabilidad en la comunidad. Se propicia una competencia por la luz para la obtención de alimentos, fundamentalmente entre las diversas especies vegetales y animales. La estratificación espacial vertical consta de un estrato superior y uno inferior. En la estratificación vertical inferior, se distinguen varias capas, de acuerdo con las diferentes alturas que alcanza la vegetación, estas son: •

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Criptogámico localizado a nivel del suelo e integrado, fundamentalmente, por musgos, y líquenes. Herbáceo formado por hierbas y pastos Arbustivo integrado por arbustos o matorrales que logran alcanzar hasta 8 m. de altura. Arborescente formado por los árboles más altos. En el estrato inferior consta fundamentalmente de tres horizontes o capas: suelo, subsuelo, y material de origen. También se observa la estratificación vertical en el medio acuático. Además del plancton, integrado fundamentalmente por algas y pequeños crustáceos que flotan en la en la superficie del agua, a veces se localizan vegetales en zonas específicas; algunos que emergen del agua, otros en zona superficial o flotante y una tercera parte que se encuentra sumergida. En dichas zonas la energía luminosa llega a diversa intensidad y, por lo mismo, la productividad primaria resultante de la fotosíntesis también es variable, lo que propicia una fauna en diferentes estratos. •

Estratificación espacial horizontal. Esta estratificación divide a la comunidad, para su estudio, en áreas circulares desde su extremo hasta su área central. En este tipo de estratificación es notable la distribución irregular de los organismos en una comunidad, donde se alternan áreas de agrupamiento de especies con Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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otras totalmente despobladas. El límite entre dos comunidades se llama ecotono. Esta zona de transición, además de contar con especies propias, llamadas especies de borde, por lo general es hábitat de organismos de ambos medios. A esa diversidad de especies que caracteriza a los ecotonos también se le denomina especies por efecto marginal. Estratificación temporal. Se refiere a la periodicidad de los cambios que ocurren regularmente en forma cíclica en las funciones de los organismos de la comunidad. Estos ciclos ocurren en ritmos diarios, lunares y estaciónales. Los ritmos diarios corresponde a un periodo de aproximadamente 24 horas, por lo que se llaman circadianos; como ejemplo pueden mencionarse las respuestas que algunas especies de organismos manifiestas ante las variaciones de la duración de la luz del día, originadas por los cambios estaciónales. A estas respuestas se les denomina fotoperiodismo. Los ritmos lunares o mensuales son muy frecuentes en los organismos del medio marino, que suelen responder en forma específica, ante la presencia de las mareas altas que se originan como consecuencia de la fuerza de atracción luni-solar sobre la Tierra. Los ritmos estaciónales son respuestas que los seres vivos manifiestan en determinada estación del año, por ejemplo la emigración de las aves durante el invierno de zonas frías a regiones cálidas, el apareamiento de los animales durante cierta época del año y la hibernación de algunas especies, entre otros. 3.2 Los biomas. •

En el globo terrestre se encuentran regiones formadas por comunidades específicas de vegetación y consecuentemente de vida animal. Varias comunidades con las mismas formas de vida principales constituyen un bioma, cada región o bioma se caracteriza por determinadas condiciones de suelo, agua, clima, y horas de luz solar, aunque los factores más significativos en la vida vegetal son el agua y la temperatura. Para su estudio, los biomas se pueden clasificar en acuáticos y terrestres. 3.2.1 Biomas acuáticos.- Los ecosistemas acuáticos son los más extensos de la Tierra, pues cubren más de 70% de la superficie. A diferencia de los ecosistemas terrestres, en los biomas acuáticos los principales factores responsable de las formas de vida son la energía solar y los nutrimentos. La intensidad de la luz solar disminuye conforme aumenta la profundidad y la turbidez del agua, a más de 200 metros, la luz del Sol es tan escasa que no se lleva a cabo la fotosíntesis. Los ecosistemas acuáticos se pueden clasificar, según el tipo de agua que los compone, en cuerpos de agua salada (océanos, arrecifes y estuarios) o de agua dulce (ríos y lagos). El contenido de sal en el agua determina el tipo de vida vegetal y animal que ésta contenga. El agua dulce contiene 0.1 % de sal, mientras que el agua salada 3.5%. Los océanos cuya profundidad varía entre 200 a 6000 m., cubren tres cuartas partes de la superficie terrestre. Estas grandes masas de agua actúan como termorreguladores del planeta, debido a que absorben gran parte de la energía solar que incide sobre ellas y reflejan otra porción hacia la atmósfera. Por esta razón, los océanos poseen temperaturas relativamente constantes, lo cual permite la existencia de ecosistemas estables. La fauna y flora oceánicas son muy variadas e incluyen, desde microorganismos, hasta los mamíferos más grandes del planeta, las ballenas. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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El fondo oceánico se divide en tres grandes estratos, o zonas, según su profundidad: plataforma continental, talud continental y llanura abisal. Plataforma continental Es la zona de hasta 200 m de profundidad que rodea a los continentes. El agua correspondiente a esta zona recibe el nombre de región nerítica. En ella la marea y las olas producen una intensa agitación que determina la disponibilidad de nutrimentos y oxígeno y, en consecuencia, su alta productividad, que se manifiesta en la turbidez de sus aguas, debido a que es una zona en la que viven diversos organismos como algas, moluscos y peces. Talud continental. Es la región que continua después de la plataforma, donde el fondo oceánico se despeña verticalmente, desde 200 m hasta profundidades de 2,000 m. Llanura abisal. Es la zona que se encuentra entre 2,000 a 6,000 m de profundidad, al pie de los taludes continentales. Aunque recibe el nombre de llanura , esta región no siempre es lisa y uniforme, en ella se han encontrado los picos, riscos, y valles más altos, y las depresiones más profundas que cualquiera existente en la superficie de la Tierra. Las aguas marinas que se extienden sobre el talud continental y la llanura abisal corresponden a la región oceánica llamada alta mar. Se caracteriza por ser más transparente y menos productiva que la región nerítica debido a que tiene menos corrientes y pocos nutrimentos, en ella predomina la vida animal. Con respecto a la penetración de la luz solar, las aguas de los océanos pueden dividirse en una zona fótica, y una zona afótica. La primera es muy iluminada, ya que la luz solar penetra hasta 200 m, mientras que a mayor profundidad se encuentra la zona afótica oscura. Los organismos productores, o sea los que realizan la fotosíntesis, habitan la zona fótica, mientras que los de la zona afótica se alimentan de los restos de materia orgánica proveniente de la región iluminada. Las regiones donde habitan los organismos marinos se clasifican en tres grupos: a) zona litoral, se encuentra entre la costa y la plataforma continental, b) zona bentónica, corresponde al suelo marino, tanto del talud continental como la llanura abisal y c zona pelágica, comprende el agua que se localiza encima de la zona bentónica. Con base en su forma de vida, los organismos acuáticos se clasifican en plancton, necton y bentos. El plancton se define como el conjunto de organismos por lo general microscópicos, que flotan a la deriva en las aguas dulces o saladas y dependen de las corrientes para trasladarse. Existen dos tipos de plancton, el fitoplancton y el zooplancton. El fitoplancton es muy importante ya que proporciona la mayor parte del oxígeno de la Tierra y es el principal productor primario; está constituido por algas unicelulares y gran variedad de bacterias. El zooplancton está formado por protozoarios y diversos invertebrados, así como por huevos y larvas de moluscos, crustáceos y peces. Esta distribución muestra que muchos organismos pasan parte de su vida como integrantes del plancton y, cuando son adultos, forman parte del necton. El necton está integrado por animales, la mayoría nadadores activos de talla considerable que, mediante aletas o tentáculos, se trasladan a voluntad. Son abundantes cerca del fondo poco profundo. Algunas especies del necton son los camarones, langostinos, pulpos, tiburones, rayas, tortugas, serpientes, ballenas, delfines y la mayor parte de los peces. En los grupos del bentos se encuentran los organismos que se arrastran, se deslizan o permanecen sésiles, es decir viven fijos en las orillas y el fondo del mar. Las esponjas, estrellas de mar, caracoles, ostras y erizos de mar son ejemplos de organismos bentónicos. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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La flora marina está compuesta, además del fitoplancton, por diversas algas cuyo número y distribución depende de la intensidad solar. Conforme aumenta la profundidad, se reduce la cantidad de energía radiante, lo cual se refleja en la notable reducción de la vegetación en las profundidades del océano. La fauna marina es muy diversa, algunos organismos, como la ballena azul dependen del plancton; y otros, como el bacalao, el tiburón, la orca y la foca, son carnívoros. Nuestro país es residencia temporal de la ballena gris, que llegan al Golfo de California y al Océano Pacífico provenientes de los mares fríos del norte. Además, cerca de las costas del Pacífico mexicano residen delfines, lobos marinos, elefantes marinos y focas. Arrecifes coralinos. Los arrecifes coralinos son estructuras masivas formadas por esqueletos de corales que van creciendo por el depósito de nuevos esqueletos de coral, a razón de 2 a 5 cm por año. Estos ecosistemas requieren temperaturas de 20 a 25 oC, por lo que son propios de los mares tropicales como los del Océano Pacífico, el Índico, el Caribe y el Golfo de México, hasta el sur de Florida. En los arrecifes coralinos existe gran diversidad de especies vegetales y animales, lo que ha llevado a algunos científicos a compararlos con los bosques tropicales. Estuarios. Son biomas complejos en los cuales coinciden el agua dulce y el agua salada. Se forman en las regiones del mar donde desembocan los ríos, de manera que cuando sube la marea, predomina el agua salada y cuando baja, el agua dulce, formando lo que se conoce como agua salobre. Esta característica permite el crecimiento de plantas, como algunas algas, capaces de tolerar el agua de mar y los movimientos ocasionados por la marea. El cangrejo de playa, la almeja, el ostión y el camarón son animales que habitan en los estuarios. Además, se encuentran aves, como el flamenco, que toman su alimento de las aguas superficiales y del fango de los estuarios. Las co9ndiciones de los estuarios los hacen propicios para la práctica de la acuacultura, por medio de la cual se cultivan diversas especies animales, como el camarón, y el ostión. La productividad de los estuarios es mayor que la de los océanos y las aguas dulces. Cuerpos de agua dulce. Con base en el movimiento de sus aguas, los cuerpos de agua dulce se clasifican en dos tipos biomas lóticos, o de aguas corrientes y biomas lénticos, de aguas quietas. Biomas lóticos. De acuerdo con la velocidad de sus aguas, los ríos pueden ser rápidos o de corriente lenta. Los primeros llamados ríos jóvenes, por lo general son fríos y muy oxigenados, como los que se originan a partir de las cascadas. En ellos se encuentran escasas especies vegetales y animales. En el bentos destacan los animales sésiles, provistos de ventosas o fuertes patas para contrarrestar la corriente. Los organismos del necton son nadadores activos como las truchas y los salmones. En los ríos de corriente lenta también conocidos como ríos viejos, hay gran cantidad de partículas en suspensión que limitan la penetración de la luz solar a las capas inferiores y sus aguas son menos oxigenadas. En éstos abundan los peces menos activos como el pez gato y la carpa. Biomas lénticos. Estos cuerpos de agua corresponden a lagos, lagunas, estanques y charcos. Los lagos son grandes extensiones de agua rodeadas de tierra. En algunos de ellos la temperatura puede estar estratificada, es decir durante el verano hay una capa de agua cálida en la superficie, conocida como limnética, que flota sobre otra de agua fría llamada zona profunda, que se localiza en el fondo del lago. Los organismos fotosintéticos, presentes en la capa cálida superficial, consumen los pocos nutrimentos que allí se Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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encuentran durante el verano. A la vez, los organismos del fondo consumen el oxígeno disponible, de tal forma que cuando termina el verano, el lago presenta un déficit de nutrimentos en la superficie y otro de oxígeno en el fondo. Afortunadamente, durante el otoño disminuye la temperatura en las aguas superficiales, desapareciendo la estratificación que permite que se mezclen dos tipos de agua. Como resultado de esta combinación, la superficie del lago vuelve a tener nutrimentos y el agua del fondo de nuevo se oxigena, propiciando las condiciones para la vida que reaparece en primavera. Los lagos se clasifican, según su contenido de nutrimentos en oligotróficos, o con bajo contenido nutricional, y eutróficos, con abundantes nutrimentos. Los lagos oligotróficos son cristalinos debido a que contienen poca materia orgánica y sedimentos. En contraste, los lagos eutróficos son turbios por la abundancia de material orgánico e inorgánico, en estos, la luz no pasa fácilmente y su zona fotosintética es poco profunda. Los lagos oligotróficos, también llamados lagos jóvenes, pueden llegar a ser eutróficos conforme se acumulan en ellos los sedimentos ricos en nutrimentos. Este proceso, denominado eutrofización, puede acelerarse por la actividad humana cuando los fertilizantes y la materia orgánica es arrastrada desde los campos de cultivo, granjas y corrales de engorda hacia los lagos. El exceso de nutrimentos acelera el crecimiento del fitoplancton, a tal grado, que llega a formar una densa capa en la superficie del lago, lo que impide el paso de la luz, y reduce la fotosíntesis, y consecuentemente la oxigenación. El proceso continúa hasta que se agota el oxígeno, y mueren los peces y larvas de insectos, creando un medio de cultivo donde sólo existen bacterias y algas microscópicas. Los lagos albergan gran cantidad de vida vegetal y animal. En ellos se encuentran el fitoplancton, zooplancton, algas, musgos, helechos y plantas superiores de diferentes tamaños. Algunas adaptaciones de las plantas de los ecosistemas lénticos les permiten flotar, ya que carecen de raíces y almacenan aire en tejidos especializados. Los lirios acuáticos y las lentejas de agua son ejemplos de este tipo de vegetales. Entre los animales podemos mencionar a los caracoles, lapas, peces de esqueleto óseo y cartilaginoso y los renacuajos, entre otros. En los lagos es muy notable la diversidad de insectos, tales como libélulas, mosquitos, chinches y escarabajos. 3.2.2 Biomas terrestres. Las grandes extensiones de tierra con comunidades de vegetación y condiciones ambientales similares se conocen como biomas terrestres, y se clasifican de acuerdo al tipo de vegetación predominante. Si iniciamos el estudio de los biomas desde los casquetes polares hacia el ecuador, encontramos los siguientes tipos principales: Tundra Cuando este bioma se encuentra cerca del ártico, recibe el nombre de tundra ártica, y cuando se localiza en las montañas elevadas de otras latitudes, se conoce como tundra alpina. La temperatura de la tundra puede ser menor a -50 oC en el invierno y un poco más alta durante el breve verano. La precipitación media anual es de 250 mm. El suelo se encuentra cubierto por una capa permanente de hielo, llamada permafrost, por lo que, aunque hay gran cantidad de humedad, la disponibilidad de agua es muy baja para los organismos. Por esta razón, la tundra también se conoce como el desierto congelado. La vegetación de la tundra está representada por líquenes, musgos, hierbas y arbustos de crecimiento reducido y cercano a la superficie del suelo. Existen escasas especies de animales, por lo general de espeso pelaje, como la liebre, reno, caribú y oso polar. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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Taiga Se localiza al norte de Estados Unidos y sur de Canadá, y se considera como un tipo particular de bosque de coníferas. Se caracteriza por inviernos largos y fríos que limitan el crecimiento vegetal. Los abetos y abedules son las especies vegetales predominantes, y entre los animales se encuentran la zorra, el lobo, el alce, el oso pardo y el venado. Bosque de coníferas. La comunidad denominada bosque, se caracteriza por un estrato arbóreo dominante. Este tipo de ecosistema se clasifica según su fisonomía, la que depende de la cantidad y distribución de la lluvia anual. Así existen los bosques fríos de coníferas, los templados y los tropicales. El bosque de coníferas se localiza en una ancha franja en el hemisferio Norte. Se caracteriza por prolongados inviernos fríos y veranos breves. Su vegetación representativa son las coníferas como los pinos, abetos y oyameles de hojas perennes, es decir, no se caen en una estación, por lo que los árboles lucen verdes todo el año. La vegetación resiste las heladas y las sequías, y se encuentra adaptada a suelos pobres en nutrimentos. La fauna del bosque de coníferas está adaptada a los cambios climáticos. En el verano se lleva a cabo la reproducción de la mayoría de los animales (insectos, aves, roedores, y mamíferos) aunque algunos como el oso, se reproducen en invierno. Las aves emigran durante la época de frío o cambian sus hábitos alimenticios. En nuestro país, este bioma se encuentra en climas fríos y templados con temperaturas de 10 a 20 oC, la precipitación anual es de 600 a 1,000 mm, y los suelos son ácidos. Se localiza en las montañas de Baja California, Eje Neovolcánico, la Sierra Madre Occidental y la Sierra Madre del Sur. Los árboles tienen una altura promedio de 8 a 25 m y la vegetación está compuesta principalmente por pinos, encinos, abetos y juníperos. También se pueden encontrar gramíneas, musgos y líquenes. Bosque templado caducifolio. Se presentan en regiones con temperaturas moderadas, y marcadas estaciones de invierno y verano. La precipitación media anual es de 760 a 1500 mm y los suelos son ricos en materia orgánica. Este bioma se encuentra en Canadá Estados Unidos y Europa, en donde se presentan inviernos fríos, frecuentemente con temperaturas bajo cero, lo que hace inaccesible el agua para las plantas. Durante el otoño, los árboles pierden sus hojas, por lo que se les conoce como caducifolios, y producen otras nuevas a la llegada de la primavera. Entre los árboles de estos bosques están los nogales, robles, encinos, arces y álamos. Los animales que habitan el bosque templado caducifolio, como los ratones, musarañas, ardillas mapaches y aves, están adaptados al crudo invierno. Algunas aves emigran y ciertos mamíferos retardan sus procesos vitales, es decir, hibernan. Otros cambian sus hábitos alimenticios, comiendo frutos, durante una temporada e insectos en la otra. En México, el bosque templado caducifolio comprende 20% del país y se localiza principalmente en los estados de Chiapas y Oaxaca, y en las regiones de la Sierra Madre del Sur y Eje Neovolcánico. Pastizal o praderas. Caracterizados por veranos secos y cálidos, se localizan principalmente en el centro de los continentes. Se considera que los suelos de los pastizales son los más fértiles del planeta, ya que conforme los pastos mueren y se descomponen, enriquecen los suelos, lo que ha sucedido a través de los siglos. En México los pastizales se encuentran en el altiplano y a lo largo de la Sierra madre Occidental, desde el noroeste Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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de Chihuahua hasta Jalisco. En este bioma predominan los zacates o pastos (gramíneas), como la navajita y el zacate chino. Entre los animales, destacan las ardillas, ratones, zorros, coyotes y perritos de las praderas, así como reptiles, insectos, aves y arácnidos. Chaparral. Es una región cercana al desierto con vegetación singular debido a su proximidad con el mar, por lo que presenta lluvias y humedad durante varios meses del año. El chaparral se encuentra en las regiones costeras que rodean a los desiertos como el mediterráneo y California, donde se desarrollan pequeños árboles o grandes arbustos y habitan zorras, roedores y algunos reptiles. Desierto. Hay desiertos donde llueve y no hay vegetación como el del Sahara, en África, y Atacama, en Chile, aunque en la mayoría de los desiertos si existe vegetación, aunque escasa. Estos últimos, por lo común reciben el nombre de áreas semidesérticas o semiáridas. En los desiertos, la precipitación media anual es menor a 100 mm; sin embargo, en las regiones semiáridas, las lluvias pueden llegar a 400 mm por año. Las temperaturas en estas regiones son muy elevadas durante el día y muy bajas en la noche. En general, sus suelos son arenosos y pobres en materia orgánica. La vegetación, conocida como matorral desértico, esta compuesta por plantas anuales, arbustos pequeños y tubérculos. Las plantas del desierto llamadas xerófilas, tienen raíces muy profundas para absorber el agua que se filtra hasta los mantos freáticos, acumulan aguaen sus tejidos internos, tienen hojas reducidas, modificadas (espinas) o son cerosas, todo lo cual reduce la pérdida de agua por evapotranspiración. Además, mucha de ellas absorben el agua del rocío y la transportan a las raíces. En nuestro país, las zonas áridas y semiáridas ocupan 40% del territorio nacional y se encuentran principalmente en Sonora, Durango, Zacatecas, nuevo León, San Luís Potosí y Coahuila. La vegetación de los matorrales, constituida por cactáceas y arbustos, está representada por nopales, garambullos, biznagas, magueyes y huisaches. En relación con otros ambientes, existen pocas especies animales en el desierto, y la mayoría sólo son activos durante la noche para evitar la insolación. Algunos sólo se reproducen durante la época de lluvia. Otros animales del desierto son las lagartijas, las serpientes, las ratas, los correcaminos, las codornices y los buhos. Sabana. En algunas zonas tropicales de África, Australia, Asia y América de Sur existe un tipo especial de pradera, llamada sabana. En América del Sur estas regiones son conocidas como pampas. Son extensas llanuras que detentan precipitaciones de 250 a 750 mm de agua anuales, y están cubiertas de gramíneas y algunos árboles dispersos. En las sabanas de África, se encuentran animales como el elefante, hipopótamo, búfalo, antílope, cebra, león y guepardo, entre otros, y en Australia habita el canguro. En México, la sabana se presenta principalmente en Veracruz, Tabasco, Chiapas y Campeche. Bosque tropical. Es una región con temperaturas promedio de 25 a 30 oC y precipitación media anual de 2000 a 4000 mm de agua. Los bosques tropicales, también conocidos como selvas se localizan principalmente en África y Sudamérica, en las regiones de Congo y el Amazonas, respectivamente, y albergan alrededor de seis millones de especies vegetales y animales, por lo que son los ecosistemas terrestres con mayor biodiversidad. Sus suelos son de color rojizo debido a los óxidos de fierro y aluminio, y son poco fértiles, no aptos para la agricultura. Los árboles de los bosques tropicales presentan alturas que oscilan entre los 30 y 50 m, aunque algunos son de menor tamaño. Estas diferencias, crean capas o Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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doseles que limitan el paso de la luz solar a la vegetación de menor altura (estratificación), Existe bosque tropical caducifolio y perennifolio. El bosque tropical perennifolio se distingue porque la hojas de sus árboles son perennes. Las plantas son leñosas, enredaderas o epifitas, esto es, crecen sobre otras plantas, y se presenta un gran número de especies por área. En México, este tipo de bosque se encuentra en los estados de Campeche, tabasco, Quintana Roo y Chiapas. La precipitación media anual es de 2,000 a 5,000 mm. Los árboles, como la caoba, cedro y chicozapote, miden más de 25m de altura. También se encuentra gran número de especies animales, por ejemplo, serpientes, guacamayas, monos, ocelotes y jaguares. En el tipo de bosque tropical caducifolio, algunos árboles pierden sus hojas debido a que se presenta un periodo de sequía durante seis o más meses. Las precipitaciones oscilan entre 500 a 2,00 mm por año. En México, se encuentra en Chiapas, vertiente del Pacifico y la zona henequenera de Yucatán. Entre los árboles, que por lo general miden menos de 20 m de altura, se encuentran los copales y el palo de Brasil. La fauna está representada por el oso hormiguero, monos serpientes, arácnidos, e insectos. 3.3 Evolución de las comunidades. Debido a que las interacciones entre las especies de una comunidad, y con su medio ambiente, son continuas y dinámicas, todo cambio abiótico o biótico, presionara una evolución adaptativa de la comunidad completa o de parte de ella, según sea la intensidad del cambio. La capacidad de una comunidad de defenderse contra alteraciones esta directamente relacionada con su grado de complejidad y biodiversidad, ya que en una comunidad de pocas especies la afectación a cualquiera de ellas puede alterar a todas las demás, en cambio, en una comunidad compleja existirán otras especies que realicen la función de la afectada. Estas interacciones están reguladas por determinados mecanismos que permiten al ecosistema alcanzar una condición de equilibrio dinámico, lo que simultáneamente le confiere estabilidad, la cual se manifiesta en una óptima recirculación de materiales y pérdida mínima de energía. La estabilidad se logra según la capacidad de autorregulación que tenga el ecosistema. El estudio de la estabilidad y regulación en la naturaleza, recibe el nombre de homeostasis. La homeostasis se define como la capacidad que tiene el propio ecosistema, mediante mecanismos de retroalimentación negativa, de mantener su estabilidad. La homeostasis también se refiere, por ejemplo, a la relación depredador – presa; en este caso, si el tamaño de la población de presas es grande, el alimento disponible para los consumidores será abundante, pero si el número de presas se reduce, entonces el alimento escaseará, por lo que finalmente la población de depredadores resultará afectada. Los ecosistemas tienen en sí un equilibrio dinámico, las fluctuaciones naturales se deben a variaciones climáticas, migraciones, sequías, inundaciones, incendios, etcétera. Suponiendo un caso hipotético: En un determinado pastizal se presenta una escasa precipitación pluvial, lo que ocasiona cierta sequía en la región, hecho que limita a la población de herbívoros, debido a que en estas condiciones tiene una alimentación deficiente. La población de carnívoros o consumidores secundarios se beneficia, ya que los herbívoros se encuentran en condiciones de debilidad por lo que son víctimas de sus depredadores con mayor facilidad. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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Cuando se normalizan las lluvias, la población de herbívoros es muy baja, lo que genera que la hierba vuelva a crecer con vigor, los carnívoros resultan afectados ya que el suministro de alimentos se ve reducido. Al tercer año la población de carnívoros está diezmada, por lo que los herbívoros pueden reestablecerse y el equilibrio llegará nuevamente al nivel del periodo cero o inicial, estas variaciones son las que permiten señalar que en los ecosistemas existe un equilibrio dinámico 3.4.1 Sucesión ecológica. Se conoce como sucesión ecológica a la secuencia de cambios y modificaciones graduales que experimenta un ecosistema a través del tiempo, es el resultado de interacciones complejas de los factores abióticos y bióticos. Así, una especie dominante modifica la estratificación del ambiente, haciéndola menos favorable para su propia descendencia y más adecuado para la entrada de nuevas especies. Cuando la sucesión ecológica natural se presenta por vez primera se le denomina sucesión primaria, es cuando se produce en una zona en donde no exista biota previa. Las primeras especies que inician una sucesión se llaman pioneras, por ejemplo líquenes, musgos y pastos, pueden presentarse tanto en los casos de sucesión primaria como en casos de sucesión secundaria Cuando la sucesión es generada por destrucción total o parcial de una comunidad ya establecida se le llama sucesión secundaria es decir se produce en una comunidad previamente establecida. Las especies que aparecen en estadios intermedios tienen capacidades más limitadas para la dispersión, pero, a la vez, estos vegetales permanecen más tiempo en su hábitat y producen estructuras leñosas que les permiten soportar los cambios ambientales y captar los nutrimentos del suelo. Entre más cerca está un ecosistema de ser una comunidad clímax, las especies vegetales poseen mayor biomasa, raíces leñosas, troncos y ramas, las cuales funcionan como rompevientos, para resistir inundaciones y retrasar la erosión del suelo. En las comunidades que experimentan modificaciones climáticas en forma permanente se encuentran tanto poblaciones vegetales como animales, y conforme van cambiando, los animales que se alimentan de ellas sufrirán severas alteraciones que inclusive pueden orillarlos a emigrar hacia otras regiones donde se encuentren las plantas que le sirven de alimento. 3.4.2 Comunidad clímax. Las sucesiones ecológicas llevan a un ecosistema a una máxima expresión armónica de sus poblaciones conocida como comunidad clímax. Es cuando una comunidad permanece sin cambios ante variaciones normales y se estabiliza en tiempo y espacio. Para que se establezca una comunidad clímax se tienen que presentar una serie de cambios en la expresión de distintas comunidades particulares de organismos, cuando se llega a esta fase el ecosistema alcanza lo que se llama madurez, sin embargo no esta exento de sufrir cambios graduales causados por las alteraciones de los factores abióticos que inciden sobre la comunidad en los ecosistemas. Las alteraciones en la comunidad clímax pueden deberse a fenómenos naturales, (incendios, explosiones volcánicas, inundaciones, etcétera), pero también pueden ser causadas por acciones humanas, como la tala irracional de los bosques, el desvío del cause de un río, el uso Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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de las reservas acuosas para la construcción de presas, entre otras. Si se abandonan las áreas dañadas la sujeción ecológica se inicia, pudiendo extenderse hasta por un siglo, para arribar finalmente al restablecimiento de otra comunidad clímax. Por regla general se considera que si una comunidad llega de modo natural a un estado clímax, el ecosistema se tornará cada vez más organizado y complejo debido a que presentará relaciones alimentarias más estables y diversas - conocidas como redes alimentarias – dominadas por vegetales de vida larga. Otra característica de una comunidad clímax es la distribución uniforme de los nichos ecológicos o papeles que desempeñan los diversos organismos en el ecosistema; cuando éste ha alcanzado la madurez, las relaciones entre los organismos son estables y a la vez muy diversas, porque entre más versatilidad manifiesten el ecosistema estará dotado de una mayor posibilidad de auto regulación, aunque varíen las condiciones ambientales, por ejemplo, si un carnívoro puede alimentarse de diversas clases de herbívoros, no sucumbirá ante la reducción de una de ellas, ya que está en posibilidades de alimentarse de otra. Cuando los ecosistemas maduros son severamente perturbados se presenta un desarrollo sucesional inverso, es decir el número y diversidad de poblaciones presentes en la comunidad disminuye, pareciendo que la secuencia se desplazara en sentido inverso, esto se manifiesta en que la comunidad clímax sufre una especie de degradación.


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UNIDAD IV El ECOSISTEMA Objetivo.- Reconocerá que los organismos se relacionan con su medio ambiente físico y biótico, conociendo las características de los diferentes tipos de ecosistemas en los cuales pueden trabajar y desarrollar trabajos referentes a la ecología. 4.1 Estructura del ecosistema. El concepto más importante para el estudio de la ecología es el ecosistema, que está considerado como la unidad funcional elemental de la biosfera. A nivel de organización, el ecosistema funciona como un sistema abierto donde existe una integración y autorregulación entre los elementos no vivientes del ecosistema (factores físicos, químicos) con los factores biológicos multiespecíficos, es decir con una gran diversidad de organismos vivos. Como ya se había explicado antes los factores físicos son, entre otros la luz, temperatura, condiciones atmosféricas, el nivel de humedad, tipo de suelo. Entre los factores biológicos se cuentan los productores (vegetales verdes, bacterias, cianobacterias, clorofilas etc.), consumidores primarios, secundarios, terciarios y los reductores o desintegradores. En este tipo de sistema abierto fluye la energía proveniente, en primera estancia, de la luz solar y circulan los materiales. El concepto de ecosistema comprende no solo a la comunidad biótica y los factores abióticos que la rodean, sino implican también las relaciones funcionales que se desarrollan entre ellos. Por lo tanto definiremos al ecosistema como una unidad funcional en la que la comunidad biótica de un lugar determinado interactúa con su medio ambiente, reciclando materiales a través de cadenas tróficas impulsadas por una fuente de energía. Cualquier acto que ocurre en la naturaleza, sea voluntario o involuntario ataña a los seres vivos o a los componentes inanimados, requiere un gasto de energía. Esto ha llevado a los físicos a definir la energía como “la capacidad para realizar trabajo”. Por lo tanto, la existencia de un ecosistema está condicionada a la energía disponible para que realicen todas las actividades los seres que componen este ecosistema y el ambiente que habitan. Ya sabemos también que en el ecosistema existen organismos productores de alimento y por consiguiente de energía, son los vegetales verdes. Existen los consumidores, a los que pertenecen la mayoría de los animales y los reintegradotes representados por hongos y bacterias. La presencia de todos ellos permite que el ecosistema sea autosuficiente. Dicho de otra manera son tres los factores que resultan indispensables para la organización de cualquier ecosistema: 1. Una comunidad biótica integrada por productores, consumidores y descomponedores. 2. Compuestos y elementos esenciales en la cantidad y calidad requeridos para cubrir las necesidades de la comunidad biótica. 3. Una fuente de energía, casi en la totalidad de los ecosistemas es el sol.


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Si se adopta una visión amplia del planeta, toda la superficie de la tierra podría considerarse como un solo ecosistema, pero está conformado por muchos de ellos. Algunos ejemplos de ecosistemas son: un bosque, una laguna, un desierto, una selva, un acuario, o un terrario, una pila de composta, entre otros. A nivel funcional, es preferible realizar los estudios en ecosistemas en unidades más o menos cerradas, como una laguna o pantano. El flujo de energía en un ecosistema se mantiene por el suministro continuo de energía solar; respecto a la materia, los elementos abióticos se integran a los productores, continúan hacia los herbívoros, de ahí a los carnívoros de cualquier orden, para ser atacados finalmente por los microorganismos o reductores, que reintegran al medio los materiales orgánicos de todos ellos en forma mineralizada para así reanudar el ciclo. El hombre ejerce gran influencia sobre el ecosistema; con sus acciones provoca a corto, mediano o largo plazo una variación de los factores abióticos (por ejemplo, el incremento global de la temperatura en todo el planeta, causado por el uso exclusivo de los combustibles fósiles) o de los factores bióticos del ecosistema (como en el caso del desierto de los Leones, en la Ciudad de México, donde la introducción de perros domésticos ha ocasionado la desaparición del venado cola blanca. Cuando estos desajustes se presentan, el ecosistema pierde las posibilidades de autorregulación y, en consecuencia su estabilidad. 4.2 Modelos básicos de ecosistemas. La gran diversidad de características medio ambientales, climáticas y fisiológicas que se presentan en nuestro planeta, hacen que para estudiarlo de manera adecuada, deba ser dividida en grupos de ecosistemas que comparten sus principales características. La primera gran división lo clasifica en tres grupos: 1. Ecosistemas terrestres, que son aquellos que teniendo como sustrato el suelo continental realizan su intercambio gaseoso con el aire atmosférico. Dentro de este grupo tenemos a biomas como selva húmeda, bosque de coníferas, desierto o pastizal. 2. Ecosistemas costeros, que son aquellos que se originan en la zona de interfase tierra - mar y que reciben influencia de ambas regiones. Dentro de este grupo tenemos los sistemas lagunar estuarinos, manglares y árticos. 3. Ecosistemas marinos, los que comparten el hecho de desarrollarse en agua salada pero debido a la gran extensión oceánica y sus condiciones físicoquímicas, distintas para cada región , se dividen en los ecosistemas específicos como son : nerítico, batial, abisal. 4.2.1

Terrestres.

En general, las plantas angiospermas (plantas con flores) dominan la mayor parte de la superficie terrestre y se consideran originarias de las regiones tropicales húmedas. En la actualidad, en los trópicos se albergan todavía una gran cantidad de géneros y especies de angiospermas. Si hipotéticamente emigráramos del ecuador hacia los polos, se podría advertir que el número de especies de esta comunidad tiende a decrecer, en regiones templadas y boreales generalmente es posible apreciar un número muy reducido de Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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especies e incluso una sola especie vegetal dominante, lo que le da a la comunidad un carácter específico. Como ya se mencionó, una de las principales características físicas que limitan a la vegetación y, por tanto, a todas las poblaciones de heterótrofos asociados con ella (animales, hongos, protistas, bacterias etc.) son la temperatura y humedad. La resistencia a las temperaturas bajas implica variaciones de tipo fisiológico, aunque esto no se manifieste con claridad en la apariencia externa de la flora.. En cambio, la resistencia a condiciones bajas de humedad es más obvia en el aspecto externo de la planta, en cuanto a su dimensión, forma, textura, posición de las hojas etc. Es factible entonces que también el metabolismo de la vegetación haya sufrido variaciones considerables que le permitieron adaptarse a regiones con baja humedad como los desiertos; tal es el caso de las cactáceas, entre otras, donde sus hojas son muy gruesas y están formadas por células de gran tamaño con vacuolas igualmente grandes. Como respuesta fisiológica adaptativa, ya que viven en regiones o hábitats secos y de temperaturas altas, solo abren los estomas durante la noche, cuando una buena parte de CO2 puede penetrar, y de este modo no pierden el agua interna por fenómenos de transpiración. Esta adaptación para resistir en forma natural condiciones ambientales de sequía y altas temperaturas resulta sorprendente. Las condiciones de humedad van muy ligadas a las temperaturas, sin embargo, aun la muerte invernal de las especies vegetales puede estar más relacionada con la sequía fisiológica que con las bajas temperaturas. Entre las grandes formaciones de vegetación terrestre a escala mundial pueden hallarse: bosque, pastizal, desierto y tundra, existen regiones de transición como la sabana intermedia entre el bosque y el pastizal. 4.2.2 Acuáticos Estas regiones, en el caso de los océanos, se clasifican según la profundidad, temperatura, densidad del agua, disponibilidad de luz y los factores físicos y químicos como la clase de contenido salino, cantidad de oxígeno disuelto y disponibilidad de nitrógeno y fósforo en forma de fosfatos. Las condiciones especiales en las que viven los organismos marinos los hacen notablemente distintos a los que viven en la superficie terrestre. Por ejemplo, la fotosíntesis sólo puede realizarse cerca de la superficie, ya que la energía solar penetra muy poco. El 98% de la energía solar incide a muy pocos metros de profundidad; no obstante, la mayor actividad fotosintética del planeta se presenta en los océanos, lagos, lagunas, etc. Existen otros organismos fotosintéticos, denominados en conjunto fitoplancton, cuyos ciclos vitales son muy breves, tanto que es posible que sean en horas o días y no en estaciones, años, quinquenios o décadas, como se hace con las plantas terrestres. Además, consumen una gran cantidad de energía para permanecer vivos y reproducirse. Debido a que casi las tres cuartas partes del planeta están cubiertas por agua (solo 0.8% corresponde al agua dulce de los depósitos continentales como lagos, lagunas, etc.) es necesario realizar un estudio más profundo de las regiones acuáticas, ya que en la actualidad los ecólogos aún no se ponen de acuerdo para considerarlas como biomas, por las notables diferencias que presentan entre sí. El océano es considerado un caso típico para estas regiones acuáticas; se verá como se lleva a efecto las diferentes redes alimentarias entre los diversos organismos que constituyen su ecosistema tradicional. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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La producción primaria se presenta cerca de la superficie y la realiza el fitoplancton o las algas de diversos tipos (clorofitas, feofitas, rodófitas etc.). El zooplancton, consume al fitoplancton, algunos de sus miembros son consumidores primarios o herbívoros del océano. Los consumidores secundarios que se alimentan de zooplancton, son carnívoros primarios como algunos crustáceos y quetognatos. Los peces representan a los carnívoros secundarios, es decir, son los consumidores terciarios y así sucesivamente, de ahí el famoso refrán “el pez grande se come al chico”. Las partículas residuales constituyen una lluvia de detrito, que se deposita continuamente en el fondo del mar. En las profundidades existen unos organismos carroñeros que limpian el océano (a semejanza de algún tipo de peces en un acuario doméstico), como algunos cangrejos ya que estos desperdicios son su alimento. Los reductores del océano, equivalentes a los ecosistemas terrestres (microorganismos de tipo bacterias), viven en zonas donde se depositan los detritos y también en el fondo del océano, donde llevan a cabo la actividad reductora que reincorporan minerales de los materiales orgánicos para que los ciclos biogeoquímicos de los nutrientes se activen. Existe un recambio de nutrientes transportados por las corrientes marinas que favorecen al fitoplancton, ya que los nutrientes mineralizados regresan a la superficie, también hay un recambio con los materiales procedentes de los cauces fluviales. 4.3 Flujo de materia y energía. La combinación por donde fluye la energía y circula materia entre los componentes bióticos y abióticos en la naturaleza se denomina ecosistema. La ruta de la energía se establece desde que los autótrofos, en general fotosintéticos producen materiales orgánicos que resultan ser la fuente energética para otros heterótrofos, empezando así la cadena alimenticia y el flujo de energía en el ecosistema. Hay también una ruta de materiales cíclicos que va del ambiente abiótico (no viviente) hacia los organismos vivos y regresa al reservorio del ambiente abiótico. La fase del ciclo correspondiente al retorno de los elementos al reservorio abiótico efectúan los organismos degradadores, que descomponen la materia orgánica muerta para formar materiales que serán reutilizados por los organismos autótrofos. Así, en esta secuencia se nutren los ecosistemas para realizar las transformaciones de energía y materia en su seno. La fuente principal de energía en la Tierra es la radiación solar. El planeta aprovecha, por medio de la fotosíntesis, sólo alrededor de 2% de la gran cantidad de energía solar que recibe; a pesar de ello, se producen anualmente 120 mil millones de toneladas de materia orgánica. Para mantener estable la temperatura en la biosfera existe un equilibrio entre las entradas de la radiación solar y el flujo constante de calor hacia el exterior. Este hecho es de suma importancia, aunque la Tierra recibe apenas 1/50 000 000 de la cantidad total de radiación electromagnética del sol. Aproximadamente, sólo 50% de la radiación solar que incide sobre el planeta llega a su superficie, y de esta cantidad la mitad se dispersa en las nubes, el polvo, el smog, etc. La mayor parte de la energía solar se irradia en forma de ondas magnéticas, cuyas longitudes de onda varían. Este espectro abarca desde la zona de los rayos ultravioleta hasta la de los infrarrojos; aproximadamente la mitad de esta energía


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corresponde al espectro visible, la única región de la radiación que puede captar el ojo humano (0.39 - 0.76 micras. Esta región visible la constituyen los colores violeta, azul, verde, amarillo, naranja y rojo y comprende los componentes relativamente translúcidos que traspasan con cierta facilidad la parte superior de la atmósfera. La radiación ultravioleta, por el contrario, es absorbida en gran parte por la capa de ozono primigenia, la cual es el resultado de la fotosíntesis de hace aproximadamente 2mil 400 millones de años. La influencia negativa de compuestos artificiales, del tipo de los clorofluorcarbonados presentes, por ejemplo en los extinguidotes domésticos y en las antiguas latas de aerosol, sobre la capa protectora de ozono pone en un serio peligro todas las formas de vida, de manera fundamental a las terrestres, ya que la radiación ultravioleta puede aniquilarlas. Recuérdese que según la teoría de Oparin sobre el origen de la vida, ésta surgió primitivamente en el mar, las lagunas someras, etc. Ya que no había fotosíntesis y, en consecuencia al no desprenderse oxígeno tampoco existía la capa de ozono (O3); por tanto, la capa acuática era la que protegía a los seres primitivos. Es decir, la vida terrestre fue posible cuando se formó la capa de O3 gracias al proceso fotosintético. Otro tipo de ondas que se absorben en el planeta son las radiaciones infrarrojas, cuyas longitudes de onda son mayores de 0.76 micras. El CO2 y el vapor de agua absorben dichas radiaciones, lo que impide que el calor abandone el planeta en forma temporal, provocando así lo que se conoce como efecto invernadero. La vida terrestre depende de todos los efectos ya descritos y de la combinación de los mismos; es decir, recibe la luz visible y absorbe la luz ultravioleta por medio de la capa de ozono. Al mismo tiempo, ciertas partes de la atmósfera son capaces de ser opacas al calor: lo retienen y distribuyen durante cierto tiempo antes de que la energía se pierda en el espacio. Las actividades humanas también afectan el nivel de CO2 en la atmósfera; por ejemplo, la quema de combustibles fósiles, puede incrementar el nivel de CO2 y, como consecuencia, la temperatura general del planeta. En 1948 se estableció que mientras la energía es reutilizada a través de las cadenas tróficas e introducida en el ecosistema por los autótrofos (que además la procesan y la entregan a los demás seres vivos en formas utilizables y disponibles para ellos), la energía proveniente de la luz solar disminuye en cada uno de los eslabones de la cadena, dada la gran proporción de desperdicios energéticos que ya no pueden volver a usarse, como es el caso típico del calor. Aproximadamente, como ya se señaló, sólo el 2% del inmenso flujo de ondas electromagnéticas provenientes del Sol que irradian el planeta son susceptibles de ser captadas y transformadas por los productores primarios, los cuales las transmiten a los heterótrofos o consumidores, en forma de compuestos orgánicos endergónicos (compuesto orgánico que requiere energía para su reacción o composición), que son consumidos por los heterótrofos, que a su vez, los convierten en sustancias de naturaleza más compleja. Éste es el caso de la proteína animal, que se diferencia de enorme manera de la vegetal por su contenido en metionina y triptófano, aminoácidos esenciales que se presentan en baja proporción en los vegetales. La materia orgánica procesada es más compleja y con seguridad la utilizará el consumidor del siguiente orden; por ejemplo, un carnívoro usará la materia orgánica de un herbívoro, que a su vez consumió directamente los productores fotosintéticos de los autótrofos. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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También los heterótrofos en su metabolismo pueden producir materiales más sencillos e incluso productos inorgánicos que serán empleados por algunos otros organismos, éste puede ser el caso de los organismos fotosintéticos, los cuales utilizan el bióxido de carbono y el agua sintetizados como productos de desecho de la respiración aerobia. En todos los procesos de reuso y degradación de la materia orgánica los degradadores (por ejemplo, hongos, y bacterias) juegan un papel fundamental para la mineralización de estas sustancias y su consecuente reciclaje por parte de los autótrofos o su acumulación en los reservorios naturales, como es el caso del humus en los bosques. 4.4 Relaciones tróficas. El flujo de energía en la mayoría de los ecosistemas se inicia cuando la energía solar se transforma y almacena en forma de energía química por medio de los organismos productores, los que sirven de alimento a los consumidores y, finalmente, los desintegradores convierten la materia orgánica en inorgánica, reincorporándola al ecosistema. Las relaciones de alimentación que se establecen entre los organismos de un ecosistema se denominan relaciones tróficas o alimenticias (por su etimología trofo, que se alimenta de) y pueden estudiarse como cadenas, tramas o redes y pirámides alimenticias. 4.4.1 Cadena Alimenticia. Una cadena alimenticia es una serie lineal de relaciones de alimentación entre organismos, lo que indica quién se come a quién en un ecosistema. Esta serie repetida de comer y ser comido se inicia con los organismos autótrofos, por lo general plantas, que elaboran sus propios alimentos con la energía solar. Las bacterias quimioautótrofas también son productoras y pueden iniciar una cadena alimenticia. El primer eslabón de una cadena alimenticia es un productor que realiza fotosíntesis; el segundo, un herbívoro o consumidor primario que se nutre de tejidos vegetales, el tercer eslabón es un carnívoro o consumidor secundario; y el cuarto o quinto están representados por el carnívoro final, que a menudo es el hombre. En las cadenas alimenticias se distinguen los niveles tróficos, que corresponden al número de eslabones que separan a los organismos de los productores. Los seres vivos que comparten un mismo suministro general de nutrición, se ubican en el mismo nivel trófico. En toda cadena o trama alimenticia el primer nivel trófico comprende a los productores, el segundo a los heterótrofos, el tercero a los consumidores secundarios y así sucesivamente. Un mismo organismo puede ocupar varios niveles tróficos. Por ejemplo, si un hombre consume lechuga ocupa el segundo nivel, pero si consume carne, esta ocupando el tercer nivel trófico, es decir, los omnívoros participan en una cadena alimenticia como consumidores primarios y secundarios. Existe cadenas: Básicas o de depredadores.- Se inicia a partir de los vegetales verdes (productores), sigue con los herbívoros y después con uno o varios niveles de carnívoros. Cadena alimentaría de parásitos.- La integran el huésped u hospedador y los parásitos. En este tipo de cadena el eslabón del nivel superior, correspondiente a los parásitos, tiene mayor número de organismos que el eslabón anterior. Cadena alimentaria detritófaga.- El detritus lo constituye la materia orgánica, ya sea de origen vegetal o animal, en proceso de descomposición por ejemplo el humus. Este tipo de Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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cadena ésta integrada por organismos que se alimentan de esta materia y que por lo mismo se llaman detritófagos, por ejemplo lombrices de tierra, caracoles, ciempiés y otros que con su acción reducen los trozos de material a pequeñas partículas, sobre las cuales actúan los microorganismos desintegradores o reductores como hongos y bacterias, los cuales transforman este material en sustancias simples. 4.4.2 Redes tróficas. En una comunidad, casi siempre las cadenas alimentarias no siguen una sucesión aislada, sino por lo general se combinan entrelazándose unas con otras y dando origen a las llamadas “tramas o redes alimentarias”. Las tramas alimentarias son la totalidad de las interacciones tróficas de la comunidad y su importancia radica en que a través de ellas circula la materia y la energía en el ecosistema. El conjunto de cadenas alimenticias entrelazadas constituye una trama alimenticia, donde se puede apreciar de manera más real las diferentes opciones que tiene cada uno de los niveles tróficos para alimentarse. 4.4.3 Pirámides alimenticias. Las estructuras tróficas de los ecosistemas se representan gráficamente mediante las pirámides ecológicas que son: pirámide de número, de biomasa y de energía. •

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Es pirámide de número cuando demuestra que conforme se asciende a los niveles superiores disminuye el número de organismos, aumentando en tamaño. Esta pirámide sólo puede representarse en forma invertida cuando gráfica las relaciones tróficas de parásitos. Es pirámide de biomasa, porque conforme se asciende a los niveles superiores la biomasa disminuye. Es pirámide de energía porque el flujo energético que circula en el ecosistema se va degradando de un nivel al siguiente, y sólo se transfiere un 10% aproximadamente. La ley del diezmo o diez por ciento establece que sólo alrededor del 10% de la energía procedente de un nivel trófico se encuentra a disposición de los organismos del siguiente nivel. Esto se observa en las plantas que absorben la energía solar y la transforman en energía química, la que emplean para tomar nutrimentos del suelo, formar tejidos, respirar y reproducirse. Los animales gastan energía para encontrar su alimento, en su crecimiento, reproducción y respiración celular; por ello, cerca de 90% de la energía que reciben del nivel trófico anterior es consumida antes de ser transferida al siguiente nivel.

4.5 Relaciones de energía y productividad. Durante el paso de la energía de un nivel trófico a otro, solamente es transferible una mínima proporción de ella, aproximadamente 10%, el 90% que queda es empleada por los organismos en sus funciones metabólicas y degradada en forma de calor. Esto se conoce como la ley del 10% o regla del diezmo ecológico. Los organismos de un nivel trófico gastan de 80 a 90% de la energía obtenida del nivel precedente y solamente transfieren 10% aproximadamente a los organismos del nivel siguiente. Se afirma que los organismos gastan la energía entre tipos básicos de trabajo: químico, de concentración y mecánico. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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Trabajo químico.- Durante toda la vida del organismo, sus células están sintetizando de manera continua macromoléculas como polisacáridos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, entre otras, a partir de unidades más pequeñas y por acción enzimática específica. En estos procesos llamados de biosíntesis hay gasto de energía. Para sintetizar polisacáridos como el almidón o la celulosa, muchas moléculas de monosacáridos se unen por enlace glicosídico. Para la síntesis de proteína por acción enzimática específica se unen centenares de unidades de aminoácidos por enlace peptídico. Trabajo de transporte y concentración de sustancias.- Las células constantemente incorporan a su citoplasma diversos materiales de su medio externo aun cuando la concentración interna sea superior que en el medio externo, asimismo, desechan al medio externo diversas sustancias, aunque la concentración externa resulta superior que la interna. En procesos en que se transportan moléculas en contra de gradientes de concentración hay empleo de energía, a estos movimientos de moléculas también se les conoce como transporte activo. Trabajo mecánico.- La concentración del músculo esquelético en los metazoarios al desplazarse, o los movimientos de cilios o flagelos que algunos protozoarios realizan para el mismo fin, son ejemplos de trabajo mecánico. Tomando en cuenta que los únicos proveedores de la energía en los ecosistemas son los autótrofos, resulta fácil comprender que los organismos que ocupan los niveles más cercanos a los productores disponen de mayor cantidad de energía. 4.5.1 Leyes de la termodinámica Como ya se dijo toda la energía que circula en el ecosistema viene del Sol, para explicar mejor ese flujo energético, cabe citar las dos primeras leyes de la termodinámica y cuando se cumplen: Primera ley de la termodinámica.- Llamada de la conservación de la energía. La energía puede ser transformada de un tipo en otro, pero nunca se crea ni se destruye. No obstante que la energía puede cambiar de una forma a otra, la suma de todas las formas de energía luminosa puede transformarse, mediante el proceso fotosintético, en energía química almacenada en los enlaces de las moléculas de azucares (glucosa). Posteriormente, los organismos descomponen las moléculas más simples y liberan energía metabólica en forma de ATP. Segunda ley de la termodinámica.- No puede haber transformaciones de energía sin que el cambio energético sea de una forma concentrada a una forma dispersa. El significado ecológico de esta ley se manifiesta en cada transformación de energía, ya que parte de ella queda tan dispersa, que deja de ser útil y se convierte en calor. Cuando la energía solar fluye a través del ecosistema no se destruye, sino se transforma a un estado energético menos organizado y más difuso, o sea, se convierte en calor, que se dispersa en el medio circundante. La primera ley se cumple cuando la energía luminosa procedente del Sol es transformada en energía química por los vegetales verdes durante el proceso de fotosíntesis. La cantidad de energía solar que es fijada en las plantas por fotosíntesis es mínima, más o menos de 1 a 15%. Aproximadamente del 95 al 99% de esa energía se dispersa en el ecosistema como energía térmica y es aprovechada en la evapotranspiración y para conservar la temperatura Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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del medio. Dicho fenómeno ejemplifica la aplicación de la segunda ley de la termodinámica.

4.5.2 Conceptos de Productividad primaria, bruta y neta. La productividad es la velocidad con que se almacena la energía de enlaces químicos en los compuestos orgánicos, mediante la función fotosintética o quimiosintética por los organismos productores, es decir, es la cantidad de materia orgánica producida por unidad de espacio y tiempo. La productividad difiere de la biomasa, porque mientras que la biomasa constituye el peso total de la materia viva existente en el nivel trófico, la productividad es la cantidad de energía química fijada por los productores de un medio dado por un determinado tiempo. A la productividad primaria bruta también se le denomina fotosíntesis total o asimilación total. Es la cantidad total de energía química producida en la fotosíntesis. La productividad primaria neta también conocida como fotosíntesis aparente o asimilación neta. Es la cantidad de energía química contenida en los tejidos del vegetal, sin tomar en cuenta la cantidad de energía que la propia planta consume durante el proceso respiratorio. Se denomina productividad secundaria a las proporciones de almacenamiento de energía en los heterótrofos. La productividad real o neta es igual a la productividad total o bruta, menos el costo energético de las actividades metabólicas del productor. Esta productividad en un ecosistema se refiere a la actividad autotrófica del mismo. Según la analogía del párrafo anterior, la productividad primaria neta representa la tasa de ganancia real del negocio. La productividad y la biomasa de un ecosistema presentan cierta relación que son directamente proporcionales, ya que, por ejemplo, un bosque maduro puede poseer una enorme biomasa y una pobre productividad; por otro lado, si en un jardín se corta continuamente el pasto, disminuye la biomasa pero aumenta la productividad. Los productores de la biosfera son aquellos organismos que poseen la materia enzimática necesaria para convertir la energía solar o alguna otra fuente de energía (incluso puede ser la que proporciona las mismas reacciones químicas) en compuestos orgánicos; como ya se señaló, si esta conversión se considera con respecto al tiempo, lo que se está determinando es la productividad. Si la productividad de un ecosistema depende de la energía de las reacciones químicas, al ecosistema se le denomina quimiosisntético. Los organismos productores quimiosintéticos no son tan frecuentes en la naturaleza como los organismos fotosintéticos, pero ya se han identificado aproximadamente doce sitios donde se efectúa dicha actividad quimiosisntética. 4.5.3 Eficiencia ecológica. Si se considera que en un ecosistema la materia y la energía se intercambian, entonces podemos inferir que entre ellas debe existir una medida de autoabastecimiento siempre que se trate de sistemas cerrados, de tal manera que la dependencia hacia otros sistemas Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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disminuya. Si se traslada al mayor ecosiste4ma que puede existir en la Tierra, es decir, a la biosfera, se descubriría que ésta es autosuficiente en cuanto a la materia, pero no respecto de la energía; es decir, la biosfera es un sistema cerrado en lo que se refiere a la materia y abierto en cuanto a la energía. Regresando al ecosistema, éste se circunscribe a dos flujos básicos superpuestos; el de materia y el de energía. Estos dos ciclos involucran a las redes alimenticias, ya que dichas redes se inician entre los productores (autótrofos), consumidores (heterótrofos), descomponedores, nutrimentos, agua y gases, que son las partes siguientes que integran estas redes. Los autótrofos representan las puertas de entrada de la energía en el ecosistema y, además, la procesan y presentan en una forma utilizable para el resto de los seres vivos del planeta. La materia sigue un curso cíclico en la biosfera, donde un elemento circula en el ambiente ya sea como formas orgánicas o inorgánicas, lo cual depende de que se encuentre en los ciclos alimenticios de los organismos, es decir en la poza de intercambio, por lo general, allí está en forma orgánica para, finalmente, ser devuelto al ambiente donde empezará de nuevo el ciclo en la poza de depósito. Existe un ciclo particular para el fósforo, otro para el nitrógeno, el carbono, el agua, etcétera, teniendo cada uno de ellos características muy peculiaresque seran estudiadas más adelante. 4.6 Ciclos biogeoquímicos. El término biogeoquímico se deriva de la existencia de un movimiento cíclico natural mediante cambios químicos, a través del ambiente geológico de los elementos que conforman a los organismos. Dicho de otra manera son las rutas más o menos circulares que describen los elementos químicos; al circular en la biosfera, van y vienen entre los medios físicos y bióticos en continuas etapas características. En general, los nutrimentos y la energía requeridos para el funcionamiento de los sistemas vivientes fluyen de manera constante, podemos decir que la misma materia se ha estado reciclando desde los orígenes de la vida. Puesto que hay una escasa disponibilidad de los nutrimentos necesarios para el desarrollo de los seres vivos, los ciclos biogeoquímicos juegan un papel muy importante en el funcionamiento de los sistemas ecológicos. En el termino ciclo biogeoquímico podemos distinguir cuatro elementos. Es un ciclo porque es un proceso que se reinicia constantemente, en el que se producen, liberan y reintegran nutrimentos o sustancias químicas necesarias para el funcionamiento de los seres vivos (bio). Además, parte de dicho proceso se lleva a cabo en la corteza terrestre (geo) o en los factores abióticos como el suelo, las rocas o el aire. Un ciclo biogeoquímico, por tanto, es el proceso que sigue un nutrimento en un ecosistema para ser reutilizado. En este proceso participan los factores bióticos y abióticos del medio. Para su estudio, los ciclos biogeoquímicos se clasifican en atmosféricos, cuando la mayor reserva de los elementos químicos está en la atmósfera, y sedimentarios, cuando la reserva principal se encuentra en el suelo o las rocas. Ciclos atmosféricos o gaseosos. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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Los ciclos biogeoquímicos gaseosos se caracterizan porque la circulación de las sustancias químicas es más rápida que en los ciclos sedimentarios. Son ejemplos de ciclos biogeoquímicos gaseosos el carbono, el oxígeno y el nitrógeno. Ciclo del carbono. El carbono es el elemento básico de los compuestos orgánicos. Todas las biomoléculas (carbohi9dratos, lípidos, proteínas, vitaminas, etc.) están formadas por cadenas de carbono, por lo que la importancia de este elemento es por demás evidente. La reserva de carbono es la atmósfera, donde lo hallamos en forma de3 bióxido de carbono CO2, conformando el 0.033% del total de los gases. El ciclo del carbono se inicia en la atmósfera, de donde las plantas toman el bióxido de carbono para realizar la fotosíntesis, proceso también conocido como fijación del CO2. Durante la fotosíntesis, el bióxido de carbono es utilizado en la síntesis de la glucosa y, de esta forma, el carbono pasa a los consumidores primarios, los que a su vez sirven de alimento al siguiente eslabón en la cadena y así sucesivamente. Todos los organismos, incluyendo a las plantas, liberan CO2 durante la respiración y, de esta manera, éste se reintegra a la atmósfera. Esta descripción corresponde al ciclo más frecuente del carbono en la naturaleza. Sin embargo, la utilización de compuestos como el petróleo, carbón y gas natural en los procesos de combustión en fábricas y vehículos, reintegra bióxido de carbono a la atmósfera. Estos compuestos ricos en carbono provienen de la fosilización de restos de plantas y animales que vivieron en épocas geológicas pasadas. Otra fase complementaria del ciclo del carbono es la que ocurre cuando algunos moluscos como caracoles y ostiones, extraen del agua bióxido de carbono para formar sus conchas. Al morir éstas forman parte de la caliza marina que, al disolverse, reincorpora el carbono al medio acuático. Ciclo del nitrógeno. El nitrógeno es el elemento más abundante en la atmósfera terrestre, corresponde alrededor de 78% del total de gases. Es un elemento muy importante3 para la vida, ya que diversos tipos de biomoléculas lo contienen. Por ejemplo, las proteínas, formadas por aminoácidos tienen un compuesto amino NH2 y los ácidos nucleicos contienen bases púricas y pirimídicas que son sustancias nitrogenadas. A pesar de la abundancia de nitrógeno atmosférico, éste no puede ser utilizado en forma de gas por la mayoría de los seres vivos, por lo que se requiere de la participación de de ciertas bacterias, las cuales desempeñan funciones importantes en el ciclo del nitrógeno. Las bacterias fijadoras de nitrógeno son capaces de tomarlo del aire en forma de gas N 2 y combinarlo con el hidrógeno para producir amoniaco NH3. Otras bacterias, llamadas nitrificantes, transforman el amoniaco en nitritos NO4 y nitratos NO3. Las bacterias fijadoras de nitrógeno viven libres en el suelo o asociadas a las raíces de algunas plantas como las leguminosas (chíncharo, fríjol, lenteja, etc.), en las que forman nódulos. Los nitratos producidos por las bacterias nitrificantes son utilizados por las plantas para sintetizar proteínas. Cuando el consumidor primario ingiere una planta, recibe el nitrógeno pasa por los siguientes eslabones de la cadena. Cuando los organismos mueren, Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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se presenta el proceso de descomposición en el que participan bacterias desintegradotas, que transforman el nitrógeno, constituyente de las proteínas, en compuestos como el amoniaco NH3. A partir de esta sustancia se forman nitritos NO4 y nitratos NO3 por la acción de las bacterias correspondientes. El nitrógeno del suelo en forma de nitratos puede ser reintegrado a la atmósfera por la acción de otro tipo de bacterias llamadas desnitrificantes. Además de la acción de las bacterias nitrificantes, la formación de nitratos también ocurre por el efecto eléctrico de los relámpagos. Durante este fenómeno se transforma el nitrógeno atmosférico en ácido nítrico, que se disuelve con la lluvia y se precipita al suelo donde puede ser utilizado. En el caso de los agroecosistemas, o campos de cultivo, el nitrógeno que requieren las plantas se adiciona en forma de fertilizantes comerciales ricos en compuestos nitrogenados. Ciclo del agua. En el ciclo del agua o hidrológico, la mayor reserva de este compuesto la constituye el océano. Una diferencia importante con el resto de los ciclos es que el agua no se transforma químicamente, ya que durante todo su ciclo permanece como tal. La ruta del ciclo comprende tres fases: evaporación condensación y precipitación. El efecto de la insolación sobre los cuerpos de agua provoca la evaporación o conversión del agua en vapor, que es la forma en que sube a la atmósfera. Los seres vivos, por medio de la transpiración o evaporación de las plantas, también participan como fuentes de agua para la formación de vapor. El vapor de agua disperso en la atmósfera tiende a unirse por efecto de las bajas temperaturas, formando las nubes durante el proceso conocido como condensación. Las nubes pueden ser transportadas por las corrientes atmosféricas y, si la temperatura baja lo suficiente, descargan su contenido, es decir, ocurre la precipitación que puede presentarse en forma de lluvia, granizo o nieve. La mayor parte del agua regresa a los océanos, pero cuando cae en el suelo puede absorberse, escurrirse o evaporarse. Se calcula que 97% del agua disponible se encuentra en la superficie terrestre. El agua que fluye en el planeta se mantienen constante desde que se formó por primera vez. Ciclos sedimentarios A estos ciclos se les conoce como imperfectos porque los elementos, en una parte del ciclo, se vuelven inaccesibles para los seres vivos al quedar depositados en las rocas sedimentarias, lo cual hace lenta su circulación. Entre los ciclos sedimentarios, se encuentran el del fósforo, calcio y el del azufre. Ciclo del fósforo El fósforo es un componente importante de los dientes y los huesos. Es esencial en biomoléculas como el ATP, los fosfolípidos de las membranas celulares y los ácidos nucleicos. En el ambiente, el fósforo se encuentra principalmente en forma de fosfatos se disuelven fácilmente en el agua de lluvia, de donde pueden ser absorbidos por las plantas y otros productores. Los consumidores utilizan el fosfato que obtienen de los productores, y así el fósforo va pasando a lo largo de la cadena alimenticia. Los seres vivos por lo general excretan el fósforo inorgánico, el cual pasa al suelo y se disuelve en el agua en forma de Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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fosfatos, de donde puede ser utilizado por los productores, o bien reincorporarse a las rocas en un proceso de sedimentación. Parte del fosfato que se disuelve llega a los océanos, incorporándose a los organismos marinos.

Ciclo del calcio El ciclo del calcio esta íntimamente ligado al ciclo del carbono a través de las relaciones con el CO2 y Ca CO3 (carbonato de calcio). Este ciclo es de periodo muy largo ya que la erosión y posterior levantamiento del calcio a partir de la roca sedimentaria caliza tarda varios miles de años, pero es suficiente para mantener el contenido de calcio en los cuerpos de agua. El calcio es un elemento metálico reactivo y blanco plateado. Parte del ciclo del calcio es a través de las conchas calcáreas de los organismos acuáticos, que al disolverse en el agua se reincorpora al medio aportando cantidades suficientes. Ciclo del azufre El azufre es un elemento importante en ciertas funciones metabólicas y un componente fundamental de algunos aminoácidos. En la corteza terrestre, el azufre forma compuestos como sulfuros y sulfatos. El ciclo del azufre se lleva a cabo en tres medios: la atmósfera, el agua y el y el suelo. El azufre se encuentra formando compuestos solubles como sulfatos, que las plantas absorben y utilizan para la síntesis de algunos aminoácidos. Cuando la planta sirve de alimento a los consumidores primarios, éstos toman el azufre y lo transfieren a los consumidores secundarios. Finalmente por la acción de los desintegradores, el azufre se reintegra al suelo en forma de compuestos inorgánicos. Parte del azufre del suelo es absorbido por las plantas, y otra parte es arrastrado al fondo de los lagos y los océanos, donde se acumula. En la atmósfera se encuentra en forma de sulfuro de hidrógeno H2S y de dióxido de azufre SO2, los que provienen de las industrias, y de fuentes naturales como la actividad volcánica y las zonas de pantano.


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Unidad V El Hombre en el Ecosistema Objetivo.- El alumno reconocerá que a medida de que avanza la tecnología en las sociedades industrializadas, crecen las posibilidades del hombre de explotar los ecosistemas, así como el numero y la magnitud de los problemas del medio ambiente que tiene que enfrentar, como son el crecimiento demográfico, la carencia de alimentos, la contaminación, etc. 5.1 Aprovechamiento de los recursos naturales. La humanidad desde sus albores, se ha distinguido porque tiene la posibilidad de controlar el medio. Esa es la característica que le ha permitido desarrollar conocimientos y técnicas para controlar todos los ecosistemas, los espacios, todo lo que en el planeta se produce; el hombre cree que tiene la naturaleza a su servicio. Sin embargo, el crecimiento desmesurado de la población humana, la falta de límites en el uso de los recursos naturales, la sobreexplotación y la falta de previsión y políticas adecuadas para la administración y manejo de la naturaleza, han ocasionado que se presenten problemas ecológicos de dimensiones alarmantes. Por ello, el objetivo debe ser remediar el daño que la propia humanidad ha ocasionado. El hombre utiliza la flora, la fauna los minerales, el suelo y el agua presentes en los diferentes biomas como recursos naturales para su desarrollo económico y social. Algunos de estos explota y algunos han sido dañados por el uso irracional, o bien el uso de éstos a ocasionado daños en el ambiente. Se debe analizar la ideología en la que se fundamenta el desarrollo sustentable como medio para reducir el deterioro ambiental y hacer una distribución más equitativa de los recursos de nuestro planeta. Recursos renovables Los recursos del planeta constituyen nuestra riqueza. Se conoce como recurso natural cualquier elemento de la naturaleza que el hombre utiliza para su beneficio. Es decir, si el hombre no asigna una utilidad al elemento, no se le considera como recurso natural, por tanto, el valor de los recursos varía de acuerdo al momento histórico y a la cultura de cada sociedad. Los recursos naturales pueden ser renovables, no renovables o inagotables. Renovables.- Son aquellos que no existen en cantidades fijas, ya que se pueden regenerar. Por ejemplo, la vegetación, la fauna y el suelo.


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No renovables.- Son los recursos que existen en cantidad limitada, cuando se agotan, no se pueden regenerar. Los minerales y el petróleo son ejemplo de este tipo de recursos. Inagotables.- Son los que no se acaban, como el agua y la energía. Recursos renovables.- Los recursos renovables son de vital importancia para el desarrollo de nuestra especie, porque representan la materia prima necesaria para la producción agrícola, ganadera e industrial. Dada su importancia, debemos aprovechar estos recursos con base en los principios ecológicos que rigen a los ecosistemas, de manera que no acabemos con ellos. En nuestro país, las políticas que regulan el manejo de los recursos naturales no han sido respetadas, por lo que, hasta el momento, no se ha podido frenar la deforestación. Tal es el caso de la Selva Lacandona, EN Chiapas, y de los bosques de los estados de Michoacán, Chihuahua, México, Coahuila y Durango. Los principales recursos renovables son los vegetales, los animales y el suelo. Recursos Vegetales.- La vegetación ha proporcionado alimento, cobijo, techo y medicina al hombre desde que apareció sobre la Tierra. En la actualidad, la agricultura ha desarrollado variedades vegetales y prácticas de cultivo que permiten obtener grandes cosechas. Sin embargo no son suficientes para alimentar a la población humana en constante crecimiento. Los recursos vegetales se clasifican en dos grupos, los forestales y los no forestales. Además, también se incluyen los organismos de los reinos Monera, o bacterias, y fungi, u hongos. Por ejemplo las bacterias tienen usos farmacéuticos, comerciales e industriales; entre ellas las que se utilizan para la elaboración de queso y yogur. La utilización de los hongos es variada; la fermentación de ciertas levaduras produce cerveza y pan, el antibiótico penicilina se obtiene de moho Penicillium y existen hongos comestibles, como los champiñones y el huitlacoche. Recursos forestales.- Este tipo de recurso comprende los bosques tropicales, templados y matorrales, que el hombre utiliza para la producción de combustibles, construcción de viviendas, embarcaciones, durmientes para ferrocarril, muebles, postes y papel, entre otros. Los bosques desempeñan un papel importante, debido a que proporcionan materias primas, producen oxígeno, fijan el suelo, y detienen y filtran el agua. La destrucción de los bosques en todo el planeta constituye una de las principales amenazas para el equilibrio del ecosistema terrestre debido a la alteración del régimen de lluvias que produce calentamiento de la superficie y favorece la desertificación. Los recursos forestales se clasifican en maderables utilizados directamente para obtener madera, tablas, leña y celulosa, y no maderables, que se refiere a los productos que se extraen de los árboles, como las resinas, ceras, alcoholes, etc. Bosques tropicales.- En ellos se encuentran árboles como caoba, con los cuales se construyen muebles finos, se extraen medicamentos, tintes y chicle, o se utiliza en la industria automotriz, del vestido y del calzado entre otros. En los últimos años, muchos de estos bosques han sido talados para cultivar plantas de importancia económica, entre las que se encuentran el maíz, fríjol, café, caña de azúcar y piña. El monocultivo Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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que se practica en los bosques empobrece los suelos y causa erosión. La explotación racional de estos ecosistemas consiste en talar sólo 10% formando claros que deben reforestarse con especies cultivadas en viveros y adecuadas para la región. Bosques templados.- los árboles de los bosques templados aportan la mayor parte de la madera que se utiliza para muebles, construcción de viviendas y barcos, así como para la producción de papel, aceites y pinturas. En México se encuentran más especies de pinos, encinos y oyameles que en cualquier otro país del mundo. También existen fresnos, cedros y madroños. Matorrales.- Constituyen la vegetación típica de las regiones áridas y semiáridas. En México, ocupan cerca de 40% del territorio nacional y son fuente de alimento, forraje, fibra y otros productos de importancia comercial. Recursos no forestales.- Los recursos no forestales son las plantas de cultivos agrícolas. El hombre ha practicado la agricultura o el cultivo de la tierra, desde que dejó de ser nómada y se volvió sedentario. La agricultura se desarrolló a partir del cultivo de cereales como el trigo, la cebada, la avena y el maíz, que forman parte de la dieta humana y también se utilizan como forraje. El sorprendente desarrollo que la agricultura ha experimentado en la actualidad se debe al uso de maquinaria, al empleo de semillas genéticamente mejoradas, a la introducción de nuevos cultivos y fertilizantes, al control de plagas y al fortalecimiento de la tierra mediante prácticas como la rotación de cultivos. Esos avances en la tecnología han incrementado la producción de todo tipo de plantas, como el trigo y el maíz, utilizados como una importante fuente de alimentación humana y como forraje. De acuerdo a la fuente de humedad utilizada para los cultivos, la agricultura puede ser de temporal o de riego. La primera depende de los periodos de lluvia de la región y la segunda del agua que el hombre proporciona a los cultivos, para lo cual construye presas y aprovecha los depósitos naturales como ríos, lagos y lagunas. Algunos métodos de riego, como el de aspersión y de goteo, permiten utilizar el agua de manera más eficiente. Recursos animales.- El proceso de domesticación animal se inició de modo simultáneo en diversas partes del mundo, principalmente con especies herbívoras y con aves. En la actualidad, la domesticación tiene como propósito crear razas y variedades apropiadas para el producto deseado. De este modo, se cuenta con animales productores de carne, leche, lana, piel, plumas y huevos, así como los utilizados para el transporte y la carga. Para su estudio, los recursos animales se clasifican en ganaderos, avícolas, pesqueros y apícolas. Ganadería. La agricultura y la ganadería son actividades complementarias, ya que la agricultura produce el forraje que requiere el ganado y éste se utiliza para arar la tierra. La ganadería puede ser de tres tipos: doméstica, especializada o industrial. La ganadería domestica es la cría de ganado únicamente para el mercado regional y el autoconsumo, es de poco valor económico. La ganadería especializada cría ganado con el fin de mejorar las razas, producir sementales y practicar la inseminación artificial, mientras que la ganadería industrial se lleva a cabo con fines comerciales y Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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abastece el mercado con carne, piel huesos y cuernos que se procesan en diversas industrias. La ganadería intensiva es la cría y reproducción controlada de gran número de cabezas, para lo cual se requiere alimentación y cuidados higiénicos especiales supervisados técnicamente. La ganadería extensiva se realiza en amplios terrenos y con métodos tradicionales. Por ejemplo, se requieren de 15 a 50 hectáreas para criar una sola cabeza de ganado en las regiones desérticas y semidesérticas de México. El mal uso del terreno produce sobre pastoreo que empobrece el suelo y frena el desarrollo de la industria pecuaria. Los principales tipos de ganado son el bovino, porcino, caprino y caballar. Avicultura. Está muy extendida y comprende la cría de pollos, guajolotes, gansos, patos, y codornices para obtener huevo, carne y, en caso de avestruz, también su piel. Pesca. La inmensidad de los océanos podría hacernos creer que sus recursos son inagotables. Sin embargo, solo 10% que corresponde a las zonas costeras, reúne las características necesarias para la producción de especies potencialmente útiles. La piscicultura y la acuicultura son prácticas por las que se cultivan, en el agua peces u organismos acuáticos de importancia comercial. Por medio de ellas, se obtienen alrededor de 15 millones de toneladas anuales de peces, crustáceos y mariscos en el mundo. La pesca intensiva o comercial es aquella en donde se obtiene mayor producción con tecnología ex profeso para el organismo a capturar o cultivar. La pesca extensiva también llamada doméstica se realiza con pequeñas embarcaciones en las zonas costeras, en ríos, lagos, lagunas y esteros. Su propósito es satisfacer las necesidades de demanda local y autoconsumo. Apicultura. Es la cría de abejas para obtener cera y miel. Es una actividad que recibe asesoría técnica para mejorar la crianza y protección de las abejas, lo que asegura un producto de alta calida muy apreciado en el mercado nacional e internacional. Las abejas tienen también una importancia porque polinizan a las plantas. Suelo. El suelo es un sistema altamente complejo y dinámico, está constituido por una capa superficial, relativamente delgada, de material disperso que se encuentra sobre la litosfera. Es el resultado de la acción de factores climáticos, en especial de la temperatura, el viento y la lluvia sobre las rocas. El suelo cumple diversas funciones que benefician a las plantas: 1. les proporciona soporte mecánico. 2. protege a las raíces de los rayos solares, 3. suministra agua y oxígeno, 4. proporciona nutrimentos, y 5. transporta calor, permitiendo que se mantenga una temperatura adecuada para el desarrollo de las plantas. Además de los elementos minerales, el suelo contiene materia orgánica vegetal y animal degradada por la acción de los microorganismos del suelo. Este material recibe el nombre de humus y se forma en las capas superiores del suelo, donde contribuye a su fertilidad. El suelo es un recurso renovable que, sin embargo debe ser explotado mediante técnicas que no lo deterioren, ya que su renovación puede tardar de cientos a miles de años. De su fertilidad depende la producción agrícola, ganadera y forestal. La deforestación es una de las principales causas de la erosión o deterioro de los suelos, lo que origina modificaciones al clima, a la vegetación y a la fauna, a los cuerpos de agua y a los mantos subterráneos.


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Recursos no renovables.- Como ya se menciono, los recursos no renovables existen en cantidades limitadas, lo que significa que se pueden agotar. Entre éstos, se encuentran los minerales y los energéticos fósiles. Minerales. Desde la época prehistórica, el hombre aprovechaba distintos recursos minerales para la fabricación de utensilios y armas. A partir de siglo XX, la demanda de metales se ha incrementado y su requerimiento obedece a factores históricos y económicos. Aunque parece que la riqueza mineral es inagotable, debemos recordar que es un recurso no renovable. De acuerdo al uso de los minerales, éstos pueden ser metales y no metales. Los metales a su vez, se agrupan en metales preciosos, no ferrosos y siderúrgicos. Energéticos fósiles. Los combustibles fósiles han permitido el desarrollo económico, industrial y social de la humanidad en el siglo XX, forman los energéticos no renovables. A nivel mundial este tipo de combustible representan cerca del 90% de los energéticos totales. Petróleo. Es un hidrocarburo del cual se obtienen combustibles como gasolina, diesel, gas, y subproductos como solventes, plásticos, fibras sintéticas, fertilizantes, parafinas y grasas. El petróleo en estado natural es un fluido verdoso, pardo o negro que se origina por la descomposición de materia orgánica vegetal y animal sepultada en sedimentos de arcilla y fango de épocas geológicas pasadas. Se encuentra en el subsuelo, formando grandes depósitos que, sin embargo, se han explotado de manera intensiva desde mediado de siglo XIX. Puesto que el petróleo es un recurso no renovable se calcula que al ritmo de consumo actual, las reservas podrán explotarse sólo por algunas décadas más. Carbón. Es un combustible fósil de diferente valor energético según su antigüedad. El de mayor poder calorífico es la antracita, seguida de la hulla, el lignito y la turba. Gas natural. Está compuesto principalmente por el gas metano y, en forma natural, se encuentra asociado al petróleo. Presenta varias ventajas sobre el petróleo, ya que no contamina y es más económico. Recursos inagotables. Los recursos inagotables son los que existen permanentemente, esto es, las variaciones en su cantidad no modifican el balance total del planeta. Entre estos encontramos el agua y los energéticos no petrolíferos como el viento, la energía geotérmica, la energía solar y la energía nuclear. Agua. Desde la antigüedad, el agua ha constituido un factor fundamental para las actividades económicas mundiales. El desarrollo y los avances de la tecnología han aumentado esta dependencia; se calcula que más de 40% del agua a nivel mundial se utiliza en actividades industriales. Aunque la Tierra es conocida como el planeta azul por la gran cantidad de agua que la cubre, sólo se puede utilizar una fracción del vital liquido para consumo humano; 97% del agua se encuentra en los océanos, es decir, no se puede utilizar de manera directa. Las tres cuartas partes del 3% restante se encuentra en forma de hielo en los casquetes polares y los glaciares. Sólo una pequeña parte de agua que se puede utilizar para satisfacer las demandas agrícolas, industriales y de consumo humano. Como ya hemos mencionado, la agricultura utiliza buena parte del agua dulce. El uso inadecuado de los sistemas de riego, como las acequias o surcos, puede causar desperdicio del agua, ya que ésta se evapora y no llega a las plantas a las que está destinada. Otros sistemas, como el de aspersión y de goteo, hacen un uso más eficiente Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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del agua. El agua también se utiliza para generar energía hidroeléctrica, es decir, la energía producida por el movimiento del agua. Las cascadas o ríos rápidos son fuente de este tipo de energía. Energía eólica. El viento que se origina como consecuencia del calentamiento desigual de la superficie terrestre, produce la energía eólica. La utilización de esta clase de energía era muy común antes del descubrimiento del petróleo como combustible industrial. Los molinos de viento se usaban para generar trabajo mecánico como moler grano o bombear agua. En la actualidad, más de cien países han retomado este principio para producir electricidad en regiones donde el viento alcanza velocidades constantes no inferiores a 25 km. / h. Energía geotérmica. Es la energía que se deriva del agua caliente o vapor de agua que se produce en el interior de la Tierra. Las fuentes intermitentes de agua caliente y vapor reciben el nombre de géiseres y es común que se encuentren cerca de las zonas volcánicas. Si esta energía se encuentra próxima a la superficie se puede captar y almacenar. En la actualidad unos veinte países, entre los cuales destacan Italia, Japón y Estados Unidos, utilizan energía geotérmica para producir electricidad. Energía solar. La utilización de la energía solares la base de la vida en la biosfera; desde los orígenes de la vida, las plantas la transforman mediante la actividad fotosintética en energía química, útil para el resto de los organismos. Sin embargo, recientemente el hombre ha empezado a utilizarla como fuente energía en sistemas solares activos y pasivos, así como en celdas fotoeléctricas. Los sistemas activos son los que concentran y almacenan la energía solar para calentar el ambiente y el agua. Estos sistemas son comunes en viviendas, y el agua o anticongelante que calientan circula por las habitaciones, aumentando su temperatura. Los sistemas pasivos captan la luz solar directamente y la utilizan para calentar el ambiente y el agua. La diferencia con el sistema anterior, es que el sistema pasivo no concentra ni almacena el calor. La luz solar entra por ventanas aislantes que permiten su entrada, pero no la salida del calor. Celdas fotoeléctricas están formadas por dos capas de sílice. Cuando la luz solar incide sobre ellas, modifica su estructura cristalina y provoca el movimiento de los electrones que, al pasar de una capa a otra, generan una pequeña cantidad de corriente eléctrica que se captan en placas de cobre. Energía nuclear. Ésta se deriva de la colisión entre las moléculas de ciertos átomos, como los de uranio, por ejemplo, con neutrones. Como resultado del impacto, las moléculas de uranio se hacen inestables y explotan, en un proceso llamado fisión, liberando calor, que es utilizado para generar electricidad. En la actualidad, las formas de energía inagotable como la geotérmica, eólica, solar y nuclear, no han alcanzado el desarrollo tecnológico deseado, debido a que de momento, es más fácil y económico utilizar otras fuentes disponibles, como el petróleo. Sin embargo el reconocimientote que este energético se agotará, nos obliga a buscar alternativas que hagan más eficientes los recursos actuales y desarrollen el uso de las que acabamos de describir. Manejo y uso de los recursos naturales. La explotación es el proceso por el cual se obtienen los recursos del medio. Inmediatamente, debe preverse un aprovechamiento racional, el cual consiste en la obtención armónica de los recursos, al permitir la recuperación de los renovables y optimizar el empleo de los no renovables. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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Las repercusiones que tiene la explotación inadecuada de los recursos en el ambiente es a lo que se le denomina impacto ambiental. Por otro lado, existe la calidad de vida, que es el grado de bienestar obtenido por el espacio para vivir, estado de salud, alimentación y la posesión de otros satisfactores que propicien una vida cómoda. La calidad de vida está dada por la interacción equilibrada de recursos y población. Deterioro ambiental Los ecosistemas son naturales, es decir, se han formado y evolucionan sin la intervención humana. Pero el hombre ha creado otros sistemas; por ejemplo, los agrosistemas o sea los terrenos de cultivo. El ser humano usualmente altera o destruye los ecosistemas naturales para establecer su morada, asiendo dos tipos de sistemas diferentes: el rural y el urbano. En el medio rural se establece una relación directa entre el hombre, el lugar y los organismos que lo habitan ya sea para controlar su crecimiento y desarrollo, como en el caso de la agricultura y la ganadería; o para extraer petróleo. Las actividades realizadas en las zonas rurales generan todos los productos básicos para la subsistencia de los hombres. En el medio urbano se encuentran las ciudades, las grandes industrias y abundantes servicios sociales. 5.3 Efectos del deterioro ambiental sobre los componentes del ecosistema El hombre no puede vivir aislado de los demás seres vivos; todas sus acciones se relacionan íntimamente con ellos. Aunque esto también ocurre entre el resto de los seres vivos, éstos no tienen capacidad de razonamiento que permite al hombre estar consciente de sus actos. Ha adquirido tal conciencia por su propia experiencia y el estudio de la vida aprendido de los avances científicos; sin embargo, y desgraciadamente el hombre ha dañado al medio y a los demás seres vivos. El ambiente, además de haberse modificado por los cambios propios de la naturaleza, está sufriendo continuo desgaste provocado, en gran parte, por el hombre, quien es ahora la especie dominante en la Tierra. Su predominio ha afectado al planeta de manera muy grave. Su crecimiento desmedido ha modificado muchas regiones naturales; por ejemplo, se han talado muchos árboles de zonas boscosas para cultivar plantas que produzcan alimentos El hombre es la única especie sobre el planeta que es consciente, es decir, que se da cuenta de su propia existencia, por ello, debe responsabilizarse de cuidar su hogar, la Tierra, y estar consciente de que, si lo daña, deberá afrontar las consecuencias. La contaminación es la acumulación de sustancias como gases, radiaciones y materiales orgánicos e inorgánicos, en el ambiente que alteran su calidad. El deterioro en el ambiente causa daños a la salud y tiene efectos nocivos en las especies silvestres que habitan en los ecosistemas naturales, por tal razón cuando existe contaminación el recurso deja de ser útil. Los agentes que producen la contaminación son los contaminantes entre los que podemos citar el calor los desechos sólidos, las sustancias químicas y el exceso de organismos patógenos. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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Los contaminantes se clasifican en biodegradables y no biodegradables, según sea su proceso de desintegración. Entre los contaminantes biodegradables encontramos el cartón, papel, telas de fibra naturales y desechos orgánicos. Este tipo de contaminantes se transforman por la acción de organismos desintegradores, de tal forma que su reintegración al medio es relativamente rápida. Los contaminantes no biodegradables son aquellos que no se desintegran como los insecticidas, pesticidas, el mercurio, el plomo, los fertilizantes, los plásticos, el vidrio, algunos detergentes y los elementos radioactivos. La contaminación puede ser de origen natural, como la causada por las tolvaneras, los incendios naturales de bosques y pastizales, las emisiones volcánicas o la marea roja, entre otros, o de origen artificial, causada por el hombre. La mayor parte de la contaminación es artificial, ya que la actividad humana libera residuos que podrían ser reciclados si la población humana fuese de menor tamaño, desafortunadamente, el problema ambiental se agrava por la explosión demográfica, ocasionando que la cantidad de desechos sea tal que provoca alto grado de contaminación. Las clases de contaminación se pueden clasificar tomando en cuenta, al menos, dos criterios: el tipo de contaminante o el medio que se contamina. De acuerdo al agente contaminante, algunos ejemplos son: Contaminación por ozono, por radiaciones, por dióxido de azufre o por ruido, entre otras. Atendiendo a la parte del ambiente que se deteriora, se reconocen tres principales tipos de contaminación: a) atmosférica, b) acuática y c) del suelo. Son muchas las campañas que se promueven para el cuidado del ambiente, la reconstrucción de los ambientes dañados y el aprovechamiento adecuado de los recursos, por ejemplo. Pero ¿qué pasa con ellas? Hacer campañas no basta; se necesita que cada persona adquiera verdadera conciencia y valore la importancia de los recursos vitales (agua, suelo, aire, seres vivos) que componen el ambiente. Solo de esta manera se logrará conjuntamente, participar de manera efectiva en la protección del ambiente. La contaminación daña en gran medida a los seres vivos y en ella todos contribuimos, pero poco o nada hacemos para remediarla. El ser humano, gran parte por su crecimiento demográfico, destruye ecosistemas naturales y desplaza a los organismos que, muchas veces no logra adaptarse a circunstancias diferentes, por cazar o explotar excesivamente los bosques y selvas, ha provocado que disminuya la población de muchas especies a tal grado que en ellas quedan muy pocos individuos. Si el propio ser humano no las auxilia y evita que haya muertes, pueden terminar por extinguirse. En todo el mundo hay ejemplos de especies en peligro de extinción. Algunos son el gorila, oso panda, y la ballena azul. En México el quetzal, berrendo y tortuga marina por mencionar algunos. Es importante y trascendental nuestra participación; no podemos dejar pasar más tiempo, y quizá nos arrepintamos de no haber actuado. En nuestras manos ésta ayudar a no contaminar, ni dañar a los seres vivos cercanos a nosotros. Debemos tratar de conservar y proteger las regiones naturales, y no consumir alimentos producto de especies que estén en peligro de extinción, como los huevos de tortuga, el aceite de ballena o las pieles de caimán víbora, iguana y jaguar. Tampoco debemos comercializar con especies, como los pájaros, monos y otras consideradas especies exóticas. Otra manera de cuidar el ambiente es planear a los hijos que de desea tener, pues el planeta ya está sobrepoblado por humanos; deben procrearse los hijos que puedan mantenerse y educarse dignamente. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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Debemos estar conscientes de esta problemática y poner en acción nuestra capacidad de razonamiento para cuidar, conservar y, en algunos casos, mejorar el ambiente. Solo así podremos disfrutar de la vida y heredar un ambiente mejor a las nuevas generaciones.

5.3.1 Procesos de deforestación Los bosques son los ecosistemas normales en las regiones que todo el año reciben lluvias suficientes para el crecimiento de los árboles. También son los más productivos que sostiene el suelo y se mantienen solos. Bosques y arboledas (ecosistemas que combinan árboles y pastos) prestan varios servicios naturales vitales y nos proporcionan madera, la materia prima del papel y combustible para cocinar y calentarnos. A pesar de estos beneficios, la mayor amenaza para los bosques no es la mera explotación, sino la eliminación total. La FAO anunció en 1993 una evaluación mundial de los recursos forestales del mundo y comparó sus datos con la información anterior para estimar las tendencias de la deforestación. Sus descubrimientos indican que tres cuartas partes del área que cubrían bosques aún tienen árboles, pero que menos de la mitad son ecosistemas intactos. Casi toda la deforestación de los países desarrollados se ha detenido, pero en las naciones pobres continúa a un ritmo de 0.8 por ciento al año en los bosques tropicales. ¿Por qué se talan los bosques si es posible administrar la producción de madera en forma sostenible? La respuesta es sencilla. Aunque los bosques son sistemas muy productivos, siempre ha sido difícil explotarlos para obtener alimentos. Casi toda la energía de los bosques pasa a las cadenas alimentarias de los saprofitos y los descomponedores, y no a la de los vegetales. Por lo contrario, los pastizales tienen cadenas cortas en las que el crecimiento herbáceo mantiene herbívoros que dan carne y otros productos animales. Además, es factible sustituir los vegetales naturales con cultivados y utilizarlos directamente. Así los bosques siempre han sido un obstáculo para la ganadería y la agricultura convencionales. La primera tarea que emprendieron los colonizadores europeos del hemisferio occidental fue aclarar los bosques para sembrar, Una vez que se ha eliminado el bosque, el pastoreo, o la siembra continua impiden que los árboles crezcan de nuevo. Aclarar los bosques tiene consecuencias inmediatas y graves para la tierra: 1. Se reduce la productividad general de la zona 2. Se reducen las reservas de nutrientes y biomasa antes almacenadas en los restos de árboles y hojas. 3. Disminuye en buena medida la biodiversidad 4. El suelo está más sujeto a la erosión y a secarse. 5. Se altera el ciclo hidrológico, pues el agua escurre por el suelo en lugar de que la desprendan las hojas por transpiración o que se filtre a los mantos freáticos. 6. Se pierde un gran sumidero de dióxido de carbono ( retirado del aire) Si los bosques se conservan, producen leña, carbón, papel y material de construcción. Los bosques del mundo entregan cada año alrededor de 990 millones de metros cúbicos de madera, mitad para combustible y mitad para papel y usos fabriles. No es razonable Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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esperar que los países, sobre todo los pobres, renuncien a aprovechar los recursos forestales, sin embargo, aparte de aclararlos hay formas de explotarlos de modo que conserven todos o casi todos los servicios ecológicos que prestan: 1. Es posible practicar la tala sostenible, para la que convienen varias estrategias: cortar las enredaderas antes de cortar un árbol suele salvar los árboles más pequeños de los alrededores; planear una ruta para acarrear los troncos reduce el daño del arrastre y de la construcción de caminos, talar franjas de árboles de 30 a 40 metros de ancho para dejar brechas que se cubran de inmediato con semillas de los demás árboles. 2. Para conservar las funciones naturales de los bosques, es mucho mejor plantar árboles por su madera y otros productos (cacao, caucho, etc.) que los usos agrícolas acostumbrados. Aunque pierde diversidad, las plantaciones continúan el ciclo de nutrientes, retienen el suelo y reciclan el agua; además, se manejan en forma sostenible. 3. Es posible crear reservas aprovechables de productos no madereros, como látex, nueces, fibras y futras. Cálculos recientes muestran que algunos bosques valen mucho más en este sentido que como fuentes de madera. 4. Como parte de la herencia nacional, preservar los bosques y aprovecharlos como atracciones turísticas suele generar más ganancias que la tala. 5. Es posible entregar el control de los bosques a los pobladores locales para que exploten sus productos según sus maneras tradicionales. Con la tenencia de la tierra, estas personas acostumbran manejar sus bosques en forma sostenible. Cuando esto se ha implantado, los bosques prosperan mejor que controlados por el gobierno. Uso de plaguicidas.

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Si adoptamos la definición del diccionario, que dice que plaga es cualquier organismo nocivo, destructor o problemático, vemos que el término incluye una amplia variedad de organismos que interfieren con nosotros o con nuestras empresas sociales y económicas. A las plagas se trata de someterlas por tres objetivos principales; proteger nuestros alimentos, cuidar nuestra salud y por comodidad. Los pesticidas se clasifican de acuerdo con el grupo de organismos que eliminan: insecticidas, raticidas, fungicidas, herbicidas, etc. Y ninguno de estos agentes es del todo específico para los organismos que está destinado a controlar, y todos ellos plantean riesgos a otros seres vivos, entre ellos los humanos. Por lo tanto a veces se llama a los pesticidas biocidas, nombre que resalta su capacidad de poner en peligro a muchas formas de vida. Los problemas asociados con los pesticidas orgánicos sintéticos se clasifican en tres categorías. Resistencia adquirida de las plagas Resurgimientos y brotes secundarios de plagas Efectos adversos al ambiente y a la salud del hombre. Resistencia adquirida de las plagas. El problema más fundamental de los agricultores es que los pesticidas químicos pierden poco a poco su eficacia. Con los años, se vuelve necesario aplicar cantidades cada vez mayores de pesticidas nuevos y más poderosos para obtener el mismo grado de control.


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La resistencia crece porque los pesticidas eliminan a los individuos susceptibles de la población de la plaga, en tanto que los más tenaces se siguen reproduciendo y crean poblaciones más resistentes. Las poblaciones resistentes aumentan con rapidez porque estas plagas tienen asombrosa capacidad de reproducción. En consecuencia, las aplicaciones repetidas de pesticidas dan lugar a una selección y una cría involuntarias de líneas genéticas mucho muy resistentes, si no es que del todo, a los agentes químicos destinados a eliminarlas. Resurgimiento y brotes secundarios de plagas. El segundo problema del uso de pesticidas orgánicos sintéticos es que después de que la plaga ha sido casi eliminada, la población no solo se recupera, sino que crece a niveles mayores y más graves. Este fenómeno se conoce como resurgimiento. Para empeorar las cosas, poblaciones pequeñas de insectos que antes no causaban preocupaciones por su reducido numero de pronto comienzan a crecer y crean nuevos problemas esto se llama brote secundario. Los métodos químicos fracasan porque se oponen a los principios ecológicos básicos. Dan por hecho que los ecosistemas son entidades estáticas en las que una especie, plaga, puede ser eliminada sin más. Los ecosistemas comprenden relaciones dinámicas, y el asalto químico a una especie los trastornará sin remedio y producirá otros efectos indeseables. La vida de la sostenibilidad exige que entendamos el funcionamiento de los ecosistemas y que, en consecuencia, adaptemos nuestras intervenciones. Efectos adversos al ambiente y la salud de los seres humanos. Quizá la principal preocupación de la mayoría de la gente sea la posibilidad de efectos adversos al ambiente y a la salud. La historia del DDT, tan empleado en entre los cuarenta y sesentas ilustra los riesgos. En los cincuenta y sesentas, los ornitólogos observaron disminuciones en las aves que se alimentaban en la cima de la cadena alimentaria. Las aves pescadoras, como el águila de cabeza blanca y el pigargo resultaron tan afectadas que se temió su extinción. Se demostró que se trataba de un problema reproductivo, los huevos se rompían en el nido antes de incubarlos. También probaron que los huevos frágiles tenían concentraciones elevadas de diclorodifenildicloroetileno (DDE), un producto de la descomposición parcial del DDT en el organismo. El DDE interfiere con el metabolismo del calcio, razón de que la aves pusieran huevos de cascarón delgado. Estudios posteriores revelaron que las aves estaban asimilando cantidades elevadas de DDT y DDE por biomagnificación, el proceso de acumular dosis cada vez mayores a través de la cadena de alimentación. Además, muestras de tejidos mostraron que el DDT se estaba acumulando en la grasa corporal de seres humanos y casi todos los otros animales, incluyendo las focas del Ártico y los pingüinos de la Antártida, a pesar que se encuentran tan alejados de cualquier sitio en el que se aplicara la sustancia. Aunque las pruebas del impacto a la salud del DDT no son claras, varios hidrocarburos clorados son carcinógenos y teratógenos (causan deformaciones de nacimiento). Las preocupaciones por los efectos en el ambiente y la salud a largo plazo condujeron a la prohibición del DDT en la mayor parte de las naciones, así como otros pesticidas afines a base de hidrocarburos clorados que fueron también vedados por su tendencia a la bioacumulación en el entorno. Muchos de los pesticidas en uso son tóxicos para la gente, cada año, solo en Estados Unidos son causantes del envenenamiento de 45,000 personas. 5.3.3 Hidrocarburos


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Los productos secundarios de la combustión incluyen hidrocarburos pero la combustión de energéticos no es la única fuente de la contaminación del aire. Otras sustancias químicas peligrosas incluyen fibras de asbestos, mercurio y varios compuestos orgánicos liberados durante los procesos industriales. El petróleo es un hidrocarburo no renovable que se explota desde 1901 en México, año en que se perforó el primer pozo: El Ébano en San Luís Potosí. A partir de esa fecha, la producción de este energético ha sido considerable, la empresa que la efectúa es Petróleos Mexicanos, organismo descentralizado del Gobierno Federal. El petróleo denominado oro negro es un líquido denso de origen orgánico formado por una mezcla de hidrocarburos y que se encuentra en el subsuelo formando grandes depósitos. De la destilación del petróleo se obtienen una gama de combustibles imprescindibles para el funcionamiento de los motores de explosión: gasolina, petróleo, aceites, naftas, etc., y una serie de subproductos como plásticos, detergentes, caucho y fibras sintéticas, disolventes etc. La mayor parte de la contaminación del aire es causada por la combustión de energéticos fósiles, por liberar directamente a la atmósfera sustancias que son nocivas a los organismos. Una de ellas es la combustión de gasolinas, principalmente en los automóviles. Los productos secundarios de la combustión incluyen hidrocarburos, monóxido de nitrógeno y compuestos de plomo. Las refinerías de petróleo liberan hidrocarburos; que pueden producir el cáncer. El monóxido de carbono priva a los animales del oxígeno debido a que combina rápidamente con la hemoglobina. Los óxidos de nitrógeno se producen a temperaturas elevadas debido a la relación del oxígeno y del nitrógeno del aire, éste se combina en la luz solar con los hidrocarburos y forman un compuesto que es parte del smog que generalmente asedia a las grandes ciudades ocasionando problemas de salud por enfermedades respiratorias. El bióxido de nitrógeno, es un gas de color café cuyo compuesto mata a las células pulmonares y en grandes cantidades acumula líquido en los pulmones. El bióxido de azufre es un gas que daña el epitelio que cubre a las vías respiratorias y al pulmón. Las células ciliadas de los pasajes aéreos se debilitan y el sistema respiratorio se daña con el polvo y otras sustancias químicas, y la combustión de energéticos no es la única fuente de la contaminación del aire. Otras sustancias químicas peligrosas incluyen fibras de asbesto, mercurio y otros compuestos orgánicos liberados durante el proceso industrial. Una de las principales dificultades para analizar y tratar la contaminación del aire es el hecho de que los contaminantes interaccionan unos con otros y forman compuestos todavía más peligrosos. La contaminación es una amenaza para la salud y requiere un amplio estudio continuo. 5.3.4 Desechos sólidos. Los residuos sólidos se consideran una fracción de los materiales de desecho que se producen tras la fabricación, transformación o utilización de bienes de consumo, que no se presentan en estado líquido o gaseoso. El origen de estos residuos se puede deber a las actividades agrarias, pero la mayor parte de ellos es generada en las ciudades. Éstas producen los residuos sólidos urbanos, que proceden de las actividades domesticas particulares, de los edificios públicos como los colegios, demolición y reparación de edificios, entre otras. Algunos de los residuos sólidos que producen las industrias son similares a los urbanos, pero otros son más peligrosos, puesto que pueden contener sustancias inflamables, radiactivas otóxicas. En Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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cualquier caso, la producción de cantidades enormes de residuos sólidos plantea el problema de su eliminación. Son materiales que no tienen valor económico, o su aprovechamiento es muy caro, y por ello se acumulan en vertederos. En estos lugares aparecen olores desagradables, se producen plagas de roedores o insectos y se contamina el agua del subsuelo, entre otros problemas. Una posible alternativa es la incineración, que permite obtener energía de su combustión, pero es necesario un control muy estricto de las sustancias que pueden originarse durante el proceso, porque algunas pueden ser muy tóxicas y perjudiciales para la salud. 5.3.5 Ruido Es la forma de contaminación más frecuente y subestimada. Es provocada por la exposición a ruidos Los seres vivos emitimos y escuchamos sonidos que desciframos para captar mensaje, es decir, el sonido nos permite comunicarnos. El sonido es energía sonora que se transmite a través de medios de cómo el agua y el aire, y se le considera ruido cuando es desagradable o estruendoso y representa un riesgo para la salud física y mental del individuo. El ruido está determinado por dos factores importantes, el tiempo de exposición y la intensidad. Así, cuando se está expuesto a ruido intenso por tiempo prolongado, se provocan lesiones en los oídos, fatiga, y problemas nerviosos que pueden causar insomnio además de otras reacciones psicológicas y fisiológicas en nuestro organismo como, irritación dolores de cabeza, tensión muscular, mareos y nauseas así como cansancio físico. Los sonidos indeseados constituyen el estorbo público más generalizado en la sociedad americana actual. Y es más que un estorbo. El ruido es un peligro real y efectivo para la salud del pueblo. De día y de noche, en la casa y en el trabajo, en la calle, en el recreo, dondequiera que estemos, el ruido puede ocasionarnos serias tensiones físicas y emocionales. Nadie es inmune al ruido, aunque aparentemente nos adaptemos a el ignorándole, la verdad es que el oído siempre lo capta, y el cuerpo siempre reacciona, a veces con extrema tensión, como cuando oímos un sonido extraño en medio de la noche. La molestia que demostramos cuando nos topamos con ruido desagradable es el síntoma exterior más común de las tensiones que se crean en el interior. Y de hecho, ya que la irritabilidad es un síntoma tan notable, los legisladores a menudo la usan como criterio para medidas de control del ruido. Otros peligros más serios causados por el ruido han sido menos atendidos quizás por ser más sutiles. Pero debemos estar atentos a las molestias que el ruido nos ocasiona, pues pueden augurar otros males físicos y emocionales. La intensidad del sonido se mide en decibeles (dB); cero decibeles es el nivel menor de percepción del oído humano. Una conversación normal se desarrolla por debajo de los 60 dB. Un ruido con una intensidad superior a los 80 decibeles puede causar la pérdida parcial de la capacidad auditiva, y a más de 160 decibeles ocurre la pérdida total de la audición o sordera. El ruido se produce en el hogar por la infinidad de aparatos domésticos, y en las grandes ciudades por los automóviles, aviones, ferrocarriles y autobuses, fábricas (ruido de motores y maquinaria), construcciones y reparación de carreteras (taladros, neumáticos, grúas, mezcladoras etc.) el bullicio de la gente, música estrepitosa (discotecas, fiestas, vendedores ambulantes etc.) 5.3.6 Emisión de gases. Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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La contaminación atmosférica es el deterioro en la calidad del aire provocada por el exceso de gases y partículas provenientes de las actividades humanas principalmente. Las principales fuentes de contaminación atmosférica son las industrias y las centrales termoeléctricas, consideradas como fuentes fijas, y los vehículos con motores de combustión interna o fuentes móviles. E radio de acción de las fuentes de contaminación es muy amplio, es decir, no solo se contamina a la atmósfera del lugar próximo a donde se llevan a cabo las emisiones, sino que su efecto se extiende hasta varios kilometros. Entre los principales efectos de la contaminación atmosférica se encuentran los daños a la salud humana, como las enfermedades respiratorias, las cardiovasculares, los problemas en la piel y la irritación de los ojos. El asma, la bronquitis, el enfisema y hasta el cáncer pulmonar, son algunas de las enfermedades respiratorias más graves causadas por este tipo de contaminación. Asimismo, se ha observado un aumento en la incidencia de daños menores, tales como la irritación nasal y de la garganta. Los efectos de la contaminación atmosférica sobre la flora y la fauna son alarmantes. En la ciudad de México, ha ocurrido muerte masiva de aves y tallos de diversos árboles. La industria contribuye en gran medida al deterioro de la calidad del aire, ya que vierte a la atmósfera gran cantidad de desechos gaseosos y partículas. Entre los gases contaminantes se encuentran el dióxido de nitrógeno (NO2) y el dióxido de nitrógeno (SO2) producidos principalmente por las centrales energéticas, por las plantas incineradoras y por los motores. Por otra parte, los procesos de combustión deficientes en la industria petroquímica y de los vehículos de motor producen hidrocarburos, monóxido de carbono (CO) y metales pesados como el plomo (Pb). Las industrias químicas producen desechos que se van a la atmósfera; los efectos de tales desechos pueden ser muy graves, ya que en el aire existe gran cantidad de sustancias con las que, potencialmente, pueden reaccionar para formar compuestos muy peligrosos. Los principales contaminantes de la atmósfera son: 1. Smog. La palabra smog proviene de dos palabras del idioma ingles smoke y fog, que significan humo y niebla, respectivamente. Este fenómeno atmosférico se observa en las grandes ciudades, donde se acumulan gases contaminantes como el monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y compuestos de azufre. El smog se observa como niebla oscura y grisácea, que en algunas ocasiones semeja una nata que enrarece el aire y reduce la visibilidad. La presencia del smog es más frecuente en los días más fríos, cuando los contaminantes no pueden transitar fácilmente y por tanto no se dispersan. Entre los efectos dañinos del smog, están la irritación de nariz, ojos y garganta así como fuertes dolores de cabeza. 2. Monóxido de carbono. El CO o monóxido de carbono es un gas incoloro e inodoro que proviene, principalmente, de la combustión ineficiente de la gasolina. Los productores más importantes de este contaminante son los automóviles, por lo que en las zonas con mucho tráfico vehicular, el índice de CO es muy alto. También, la industria petrolera, siderúrgica y del papel, y otros tipos de vehículos de motor (barcos, trenes y aviones), contribuyen a la producción de monóxido de carbono. Este gas es muy venenoso para el ser humano, ya que bloquea el suministro de oxígeno a los órganos y tejidos. 3. Dióxido de azufre. El SO2 o dióxido de azufre es un gas pesado, tóxico, no inflamable y de un olor característico, se produce por el uso de combustibles fósiles con alto contenido de azufre, entre los que podemos citar al petróleo, el combustóleo y el diesel. Los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre se mezclan con el vapor de agua y forman la lluvia ácida. 4. Óxidos de nitrógeno. El monóxido de nitrógeno (NO) y el bióxido de nitrógeno (NO2) son gases tóxicos producidos por la combustión ineficiente de los automóviles y la Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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industria. Estos contaminantes provocan afecciones pulmonares que pueden ser leves o severas. Hidrocarburos. En la atmósfera se han detectado gases del tipo de los 5. hidrocarburos que provienen de las industrias, los solventes y los automóviles. Hasta hoy día, se desconocen los efectos nocivos de los hidrocarburos sobre la salud; sin embargo, algunos estudiosos revelan que son parcialmente cancerígenos. 6. Ozono. El ozono (O3) es un gas altamente irritante y tóxico. Proviene de las reacciones fotoquímicas de dióxido de nitrógeno que producen óxido de nitrógeno y óxido atómico. Esta forma del oxígeno se une fácilmente al oxígeno molecular, generando una molécula con tres átomos de oxígeno (O3). En forma natural, el ozono tiende a reaccionar con el óxido de nitrógeno. Sin embargo, fuentes de contaminación como los vehículos automotores, las tintorerías y las gasolineras, arrojan grandes cantidades de hidrocarburos a la atmósfera lo que dificulta el proceso de reversión, ya que el óxido de nitrógeno reacciona más fácilmente con los hidrocarburos. Por esta razón, el ozono se acumula y alcanza concentraciones que lo hacen nocivo para la salud, causando, por ejemplo, la irritación de las vías respiratorias y lesiones en los pulmones. 7. Partículas suspendidas. La presencia de partículas suspendidas en la atmósfera es muy evidente, pues son sólidas, de tamaño pequeño y provienen, principalmente, de la industrialización y producción de ciertos materiales; además, entre estas partículas encontramos gérmenes como bacterias y esporas. Las principales fuentes emisoras de partículas son las industrias de cemento, hierro, acero, papel, extracción de minerales y materiales de construcción, así como los vehículos y los desechos sólidos. Las tolvaneras y los incendios también arrojan partículas a la atmósfera. Las partículas suspendidas son más dañinas cuando su tamaño es muy pequeño, ya que traspasan los filtros naturales, como la nariz, acumulándose y dañando bronquios y pulmones. Plomo (Pb). La contaminación por plomo proviene principalmente de la combustión 8. de gasolina; sin embargo, algunas industrias del ramo siderúrgico también arrojan cantidades considerables de este contaminante al ambiente. Los principales daños que causa el plomo a la salud resultan de su acumulación en el sistema nervioso, lo que provoca una enfermedad llamada saturnismo que se caracteriza por retraso mental. Esta afección es particularmente grave en niños pequeños, ya que es irreversible; en hombres adultos puede causar esterilidad y en mujeres gestantes tiene efectos abortivos. 9. Radiactividad. El uso de la energía nuclear, con fines tanto bélicos como pacíficos, aporta a la atmósfera gran cantidad de radiactividad, que se detecta como aumento en la concentración de ciertos isótopos radiactivos, cada uno con una vida media diferente (tiempo necesario para que se degrade la mitad de los átomos del isótopo)y sus efectos son diversos. Por ejemplo, los isótopos del yodo y del fósforo tienen una vida media corta, pero su emisión de radiación es muy alta, lo que aumenta el grado de peligrosidad. Las principales fuentes de radiación son los reactores nucleares, las pruebas nucleares y las sustancias radiactivas. Los reactores nucleares que se utilizan para generar energía eléctrica, desprenden partículas radiactivas que contaminan el ambiente. Cuando ocurre un accidente nuclear, la cantidad de radiactividad liberada se eleva a gran escala. Además los reactores nucleares utilizan agua para su enfriamiento y producen contaminación térmica. Hasta la fecha, no se conoce con precisión cómo tratar los residuos peligrosos que generan las centrales nucleoeléctricas. La única forma ha sido depositarlos en contenedores durante largos periodos, aunque así no se evita de manera efectiva la contaminación. Los efectos causados por las pruebas y explosiones nucleares se han manifestado en varias Elaboró M.en C. Luz María Irizar Moreno

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formas. Las mutaciones y malformaciones congénitas causadas a miles de personas por gran cantidad de radiación liberada por las bombas nucleares que se lanzaron durante la Segunda Guerra Mundial a las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki, y por los accidentes de reactores nucleares como el de Chernobyl, parecen no haber sido suficientes para extremar precauciones y reducir este tipo de contaminación. Las sustancias radiactivas utilizadas en medicina pueden causar efectos secundarios que dañan la salud del paciente. Por ejemplo, el yodo radiactivo entra al organismo provocando alteraciones en el crecimiento y daños irreversibles a la tiroides. En general, todos los isótopos radiactivos, como el uranio, plutonio, estroncio, cesio, yodo y fósforo producen mutaciones genéticas que, a su vez, causan cáncer de diversos tipos, entre ellos; leucemia y cáncer de piel. Problemas ecológicos atmosféricos Los contaminantes de aire producen diversos fenómenos meteorológicos o problemas ecológicos atmosféricos, entre ellos citaremos: la inversión térmica, la lluvia ácida, la destrucción de la capa de ozono y el cambio climático global. Inversión térmica. En condiciones normales, los contaminantes se dispersan en la atmósfera, moviéndose desde la zona de aire tibio, cerca de la corteza terrestre, hacia las capas superiores. Conforme se hace de noche, el aire se va enfriando y desprende calor, produciéndose corrientes de aire que favorecen la dispersión de contaminantes. con frecuencia este reposo se invierte en el invierno, es decir, que las capas de aire inmediatas a la corteza se enfrían y se vuelven más densas, lo que impide la dispersión de contaminantes, a este fenómeno se le conoce como inversión térmica. La inversión térmica es un fenómeno meteorológico natural, que se presenta por lo común en las grandes ciudades, especialmente en aquéllas ubicadas en los valles, debido a que las montañas que las rodean impiden la libre circulación de los contaminantes; un ejemplo de esta situación lo constituye la Ciudad de México. A pesar de que la inversión térmica es una alteración ambiental natural, cuando se combinan con los efectos de la contaminación atmosférica puede tener graves consecuencias, entre ellas se encuentran, la irritación en nariz y ojos, y el aumento en la incidencia de tos y asma, que pueden provocar la muerte por asfixia. Lluvia ácida. El dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno emitidos por las plantas termoeléctricas las industrias y los automóviles, se mezclan con la humedad atmosférica convirtiéndose en ácidos sulfúrico y nítrico, respectivamente. Dichos ácidos se precipitan a la tierra con la lluvia, originando la llamada lluvia ácida, que se caracteriza por tener un pH menor a 5.6 Las reacciones de los contaminantes que producen la lluvia ácida son las siguientes: NO2 H2O HNO3 + Dióxido de nitrógeno SO2 Dióxido de azufre

Agua +

H2 O Agua


Ácido nítrico H2 SO4 Ácido sulfúrico 59

CUADERNILLO DE ECOLOGÌA BACHILLERATO

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