TEMA #4 ECOLOGÍA DE POBLACIONES X grado (Incluye taller formativo #6) La ecología es una ciencia que estudia las interrelaciones interrelaciones entre los organismos y el medio ambiente en el que viven, es decir, el ecosistema. Realiza un estudio científico, que incluye conocer las difere diferente ntes s espec especies ies del del lugar lugar de estu estudio dio,, así así como como las relac relacion iones es entre entre éstas éstas y los factor factores es ambientales que las afectan, tales como temperatura, humedad ambiental y aire. Por ello, ello, conviene conviene destacar destacar que el ecosi ecosiste stema ma es una relaci relación ón entre entre el ambie ambiente nte abióti abiótico co conformado por temperatura, radiación, humedad ambiental, presión atmosférica, sustancias orgánicas e inorgánicas, inorgánicas, etc. y una comunidad, comprendiendo comprendiendo el espacio espacio en que viven los los organismos, el componente biótico (elementos vivos).
A. BASES BASES FÍSICA FÍSICAS S DE LA VIDA VIDA Nuestro planeta Tierra está habitado por una gran diversidad de especies vivientes, que están inmers inmersos os en un medio medio ambien ambiente te que que esta estable blece ce una serie serie de limita limitaci cione ones s físic físicoo-qu quími ímicas cas que que condicionan y determinan, su sobrevivencia. El medio ambiente abiótico es absolutamente dinámico, de tal forma que está sujeto constantemente a una serie de cambios. Esta capacidad capacidad de cambio del medio hace que la biodiversidad biodiversidad de especies vivientes vivientes desarrolle una serie de adaptaciones que les permiten competir con los otros seres vivos y aprovechar mejor los recursos que el medio les ofrece. Por lo tanto los seres bióticos no son organismos aislados. Por el contrario, están constantemente interactuando, entre ellos y con el medio abiótico. Todos los organismos vivos están dependiendo de una serie de condiciones físicas tales como temperatura, presión atmosférica y radiación. Estos tres factores abióticos son indispensables para que la vida continúe normalmente. 1. Temperatura: la mayoría de los seres vivos sólo puede existir dentro de estrechos rangos de temperat temperatura. ura. Dentro Dentro del margen margen señalad señalado o anterior anteriorment mente e podemos podemos distingu distinguir ir tres niveles niveles fundamentales: temperatura máxima, mínima y óptima. La mayoría de los organismos bióticos están adaptados a la temperatura en la cual sus procesos vitales se lleven a cabo con la máxima eficiencia, es decir, una temperatura óptima. 2. Presión Atmosférica: la presión está muy relacionada con el oxígeno disponible; a mayor presión presión atmosfé atmosférica rica,, mayor mayor concent concentraci ración ón de oxígeno oxígeno y vicever viceversa, sa, de manera manera que cada cada especie deberá habitar el lugar que más se adapte a sus características fisiológicas. 3. Radiación: la radiación solar que llega a la corteza terrestre tiene distintas longitudes de onda, las que van a influir y condicionar la existencia de las diversas especies.
B. NIVELES NIVELES DE ORGANIZA ORGANIZACIÓN CIÓN DE LOS SERES SERES VIVOS VIVOS organismos de la misma especie que se cruzan entre sí y habitan en un Población: Es un grupo de organismos área área geogr geográfi áfica ca parti particu cular lar en un tiempo tiempo deter determin minado ado.. El cono conocim cimien iento to de la dinámi dinámica ca de las pobla poblacio cione nes s es esen esencia ciall para para los los estud estudios ios de las las divers diversas as inter interacc accion iones es entre entre los grupos grupos de organismos y tiene, además, una gran importancia práctica. Por ejemplo, la identificación de las PROF. ABILIO MONTENEGRO R[Escriba texto]
especies en peligro de extinción y de los tipos de intervención que pueden evitar su extinción también depende del conocimiento de la dinámica de poblaciones.
Propiedades de las Poblaciones
Densidad: Corresponde al número de individuos de la misma especie que habitan en una unidad de superficie o de volumen. Ejemplo: 65 ovejas / Km2. Esta propiedad propiedad permite tener un parámetro sobre el tamaño de la población y su relación con el espacio.
Tasa de Natalidad: Porcentaje de nuevos individuos que se incorporan a la población.
Tasa de Mortalidad: Porcentaje de individuos que mueren en una población.
Migraciones: Movimientos de individuos dentro de la población. La inmigración corresponde a la entrada de nuevos individuos a la población y la emigración es la salida de de individuos. Esta característica confiere a la población la propiedad de dispersión.
poblacional es el cambio en el número Patrones de Crecimiento Poblacional: El crecimiento poblacional
de individuos que tiene una población a través del tiempo. Por lo tanto, este factor depende directamente de la densidad por unidad de tiempo. El modelo más simple de crecimiento crecimiento de una población población cuyo cuyo número de individuos individuos se incrementa a una tasa constante, se conoce como Crecimiento exponencial. Las poblaciones, luego de un crecimiento exponencial, tienden a estabilizarse al tamaño máximo que puede sostener el ambiente (capacidad de carga). El índice de crecimiento se reduce poco a poco hasta alcanzar un estado estado de equilibrio a largo plazo. plazo. En este equilibrio, equilibrio, el índice de nacimientos nacimientos se aprox aproxima ima con el índic índice e de mortalid mortalidad ad y se estabil estabiliza iza el tamañ tamaño o de la pobla poblaci ción. ón. Este Este tipo tipo de crecimiento, se denomina Crecimiento logístico.
Distribución de las Poblaciones: Es la forma en que los individuos están dispersos dentro
del área habitada habitada por la població población. n. La descripc descripción ión de la distribu distribució ción n espacia espaciall suminist suministra ra información información adicional sobre la población. población. El patrón de disposición disposición de los organismos dentro dentro del espacio bidimensional o tridimensional. En general, se distinguen tres tipos o patrones de distribución: - Azar : en el cual el esparcimiento entre los individuos es irregular y la presencia de un individuo no afecta de manera directa la ubicación de otros. - Agrupado: en el cual los individuos se encuentran agrupados en manchones, por lo que la presencia de un individuo aumenta la probabilidad de encontrar a otro. - Regular : en el cual los individuos están espaciados uniformemente dentro del área, y la presencia de un individuo disminuye la probabilidad de encontrar a otro en la vecindad.
Regulación del Tamaño de la Población
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La noción popular que “la naturaleza se encuentra en equilibrio” y que las poblaciones generalmente alca alcanz nzan an un esta estado do de equi equili libr brio io ha sido sido obje objeto to de seve severa ras s crít crític icas as por por part parte e de ecól ecólog ogos os contemporáneos.
Aunque es difícil comprender comprender por qué ocurren fluctuaciones en el tamaño de las poblaciones, es de suma importancia, tener este conocimiento, debido a que las fluctuaciones de las poblaciones de una especie pueden tener efecto profundo para bien o para mal, sobre otras especies, incluido la especie humana. Se cree que en estas fluctuaciones intervienen diversos factores.
diferentes poblaciones poblaciones presentan presentan factores limitantes limitantes específicos. específicos. Factores Limitantes: Las diferentes
De importancia crítica es la gama de tolerancia que muestran los organismos hacia factores como la luz, la temperatura, temperatura, la salinidad, el agua disponible, el espacio para la nidificación y la escasez o el exceso de nutrientes necesaria. Si cualquier requerimiento esencial es escaso, o cualquier característica característica del ambiente es demasiado extre extrema, ma, no es posib posible le que que la pobla poblaci ción ón crezc crezca, a, aunq aunque ue todas todas las otras otras neces necesida idades des estén estén satisfechas
Estrategias de Vida: Este concepto se refiere a un conjunto de rasgos coadaptados que
afectan a la supervivencia y la reproducción de una población. La propuesta más usada y difundida ha sido la de R. Mac Arthur y E.O Wilson quienes clasificaron las estrategias en «R» y «K», diferenciándolas básicamente por las siguientes características: Estrategia R
Estrategia K
Muchas crías
Pocas crías
Maduración rápida
Maduración lenta
Reproducción
Reproducción en muchas ocasiones
1 sola vez Poco o ningún cuidado parental
Cuidado parental intenso
Ej. Bacterias, flores
Ej. Árboles, mamíferos del desierto.
C. COMU COMUNI NIDA DAD D PROF. ABILIO MONTENEGRO R[Escriba texto]
Como todos los seres vivos requieren de otros seres vivos iguales a ellos o de otras especies, surge la Comunidad o Biocenosis que corresponde al conjunto de poblaciones, animales y vegetales que se relacionan entre sí en un lugar determinado. En toda biocenosis existe una estructura y una dinámica:
Estructura de una comunidad biológica. Está determinada determinada por la clase, número número y distribución distribución de los individuos que forman forman las poblaciones. poblaciones. En la estr estruc uctu tura ra de una una comu comuni nida dad d biol biológ ógic ica a se dist distin ingu guen en tres tres aspe aspect ctos os fund fundam amen enta tale les: s:
composición, estratificación y límites. a.
Composición de las Comunidades: Dentro de ésta se debe tomar en cuenta las siguientes características:
número o de indiv individu iduos os que prese present nta a una una comun comunida idad d por unida unidad d de Abundancia: es el númer
superficie o de volumen (densidad de la población). Diversidad: se refiere a la variedad de especies que constituyen una comunidad.
Tanto la abundancia como la diversidad son pequeñas en aquellas zonas de climas extremos como desiertos, fondos de océanos etc.
Dominancia: se refiere a la especie que sobresale en una comunidad, ya sea por el número
de organismos, el tamaño, su capacidad capacidad defensiva, etc. La comunidad, comunidad, por lo general, lleva el nombre de la especie especie que domina, por por ejemplo, un pinar, pinar, comunidad de espinos, espinos, banco banco de ostras, etc. Hábitat: Es un lugar que ocupa la especie dentro del espacio físico de la comunidad. Es necesario considerar al estudiar el concepto de hábitat que los organismos reaccionan ante una variedad de factores ambientales y sólo pueden ocupar un cierto hábitat, cuando los valores de esos factores caen dentro del rango de tolerancia de la especie. Nicho Ecológico: Corresponde al papel u ocupación que desempeña la especie dentro de la comunidad; si es un productor, un herbívoro o bien un carnívoro. Una definición operativa de nicho es, en realidad, más compleja e incluye muchos más factores que el modo de vida de un organismo. Es de hecho, el ambiente total y también el modo de vida de todos los miembros de una especie determinada en la población. Los Los orga organi nism smos os con con un ampl amplio io rang rango o de tole tolera ranc ncia ia ocup ocupan an nich nichos os exte extens nsos os,, se les les llam llama a generalistas. generalistas . Los organismos con un rango estrecho de tolerancia ocupan un nicho más reducido y se les llama especialistas, suelen ser empleados como indicadores ecológicos.
Indicador ecológico: es aquella especie que presenta estrechos límites de tolerancia a un
determinado factor físico. Muchas son las especies que desde hace siglos se han identificado y utilizado como indicadores ecológicos, para detectar la existencia desubstancias tóxicas. A estas especies se les ha dado el nombre genérico de bioindicadores. Por ejemplo los mineros utilizaban los canarios para detectar la presencia de gases letales antes de internarse en las minas. En el caso de las grandes ciudades, uno de los indicadores indicadores más notables de la contaminación del aire en las ciudades es la presencia de PROF. ABILIO MONTENEGRO R[Escriba texto]
líquenes, que son especies particularmente particularmente sensibles a concentraciones concentraciones importantes importantes de SO 2 y otras impurezas atmosféricas.
b.
Estratificación de la Biocenosis: Las comunidades se pueden encontrar en estratos o capas
horizontales horizontales o bien verticales. De igual manera manera existen comunidades comunidades monoestratificadas monoestratificadas,, en donde su estratificación vertical es muy pequeña y sólo se permite distinguir un estrato, tal es el caso de las zona rocosas rocosas o desérticas desérticas cuyos cuyos animales y plantas plantas (representadas (representadas especialme especialmente nte por líquenes) líquenes) forman una capa al mismo nivel. nivel. Como ejemplo de una estratificación estratificación vertical vertical podemos observar observar un bosque en el cual se encuentra el estrato subterráneo, suelo, un estrato herbáceo, arbustivo y arbóreo.
c.
Límites Límites de la Biocenosis Biocenosis: En ocasiones es difícil establecer con claridad los límites de una
comunidad. Esto resulta sencillo hacerlo en comunidades que ocupan biotopos muy concretos y deli delimit mitad ados os,, como como ocur ocurre re en una una pequ pequeñ eña a char charca ca o bien bien en una una isla isla.. Cuan Cuando do se trat trata a de individualizar biocenosis establecidas en biotopos como el océano resulta difícil delimitarlas pues unas con otras se interfieren. interfieren. En tales casos existen zonas de transición transición que pueden ser intermedias y que se conocen con en nombre de ECOTONO. La frontera entre un bosque y una pradera, o bien la orilla de un río son ejemplos de ecotonos.
DINÁMICA DE UNA COMUNIDAD BIOLÓGICA: La estructura física y biológica no es una característica estática de la comunidad, ya que cambia temporal y espacialmente. La estructura vertical de la comunidad cambia con el tiempo, conforme los organismos que la forman nacen, crecen y mueren. Las tasas de natalidad y mortalidad de las especies varia en respuesta a los cambios ambientales, cambiando el patrón de diversidad y dominancia de las especies, lo que lleva a lo largo del tiempo y en el espacio a un cambio en la estructura de la comunidad, tanto física como biológica, este cambio en el patrón de la estructura de la comunidad es lo que se llama dinámica de comunidades. Dentro de la dinámica podemos encontrar encontrar tres puntos fundamentales: fundamentales: las sucesiones ecológicas, las fluctuaciones y las interacciones que se desarrollan entre las poblaciones.
Sucesión ecológica: Es un cambio estructural de una comunidad en el que un conjunto de
plantas y animales toman el lugar de otros, siguiendo orden predecible hasta cierto punto, aunque son tan variados como los ambientes en los que se lleva a cabo la sucesión. En cada caso, la sucesión comienza con unos pocos invasores fuertes llamados pioneros. pioneros. Si no hay perturbación perturbación la comunidad que se ha establecido, establecido, llegara a formar una comunidad comunidad clímax, variada y relativamente estable, que subsiste por si misma a lo largo del tiempo.
Fluctuaciones de las poblaciones: pueden tener efectos profundos, a favor o en contra, sobre otras poblaciones incluyendo a la especie humana, son cambios en las poblaciones que debido a diversos factores ambientales, que afecta a veces dependiendo de la densidad o bien en forma independiente de la diversidad.
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Interacciones entre las poblaciones de la biocenosis
Los seres vivos que forman la biocenosis, interactúan entre sí pudiendo dañarse, beneficiarse o no tener efectos. Las relaciones intraespecíficas son aquéllas que se establecen entre individuos de una misma población. Las relacione relaciones s interesp interespecíf ecíficas icas se desar desarro rolla llan n entr entre e miembr miembros os de pobla poblacio ciones nes diferentes.
Competencia
La competenc competencia ia se caracte caracteriza riza porque porque se establec establece e una rivalid rivalidad ad entre individuo individuos s de la misma especie (competencia intraespecífica) o de especies diferentes (competencia interespecífica) para conquistar conquistar un recurso; que que está en cantidad cantidad limitada. Como resultado resultado de la competencia, competencia, el éxito biológico o reproductivo de los individuos que interactúan puede verse reducido. Entre los muchos recursos por los cuales los organismos pueden competir se encuentra el alimento, el agua, la luz, el espacio vital, etc. La intensidad de la competencia depende de lo similares que sean los requisitos requisitos de las dos especies. Por ejemplo las plantas a menudo compiten compiten con otras plantas por la luz solar y el agua. En la competencia interespecífica, ambas especies resultan perjudicadas en el sentido que se limita el acceso a los recursos. Los análisis de situaciones en las que coexisten especies similares han demostrado que los recursos a menudo están subdivididos, o son distribuidos, por las especies coexistentes. El solapamiento de nichos describe la situación en la cual los miembros de más de una especie utilizan el mismo recurso escaso. En las comunidades en las cuales ocurre solapamiento de nichos, la selección natural puede dar por resultado un aumento de las diferencias entre las especies que compiten. Fenómeno que se conoce como desplazamiento de caracteres.
Predación
Los miembros de una población atacan, capturan y matan a organismos de otra especie (presa), con el objeto de alimentarse. Sólo el depredador se ve favorecido en la relación. Este tipo de relación relación tiene una fuerte fuerte influencia influencia sobre la evolución evolución de las poblaci poblaciones ones,, tanto de predadores como de presas, dado que las presiones selectivas favorecen una eficiencia creciente en la alimentación por parte de los predadores y mecanismos mejorados para evitarlos de parte de las presas, como por ejemplo, el camuflaje, el mimetismo, las señales de alerta entre otras. Las interacci interacciones ones predador predador-pre -presa sa también también influye influyen n sobre sobre la dinámica dinámica de la población población y pueden pueden aumentar la diversidad de las especies reduciendo la competencia entre las presas. El tamaño de una población de predadores con frecuencia está limitado por la disponibilidad de presas. A su vez el tamaño de la población de presas depende de la cantidad de depredadores.
Simbiosis: Este concepto («vivir juntos») involucra a un conjunto de estrechas asociaciones
que se establecen establecen entre las poblaciones involucradas. Las relaciones simbióticas prolongadas pueden dar por resultado cambios evolutivos profundos en los organismos que intervienen. Algunos ejemplos son: son: PROF. ABILIO MONTENEGRO R[Escriba texto]
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Mutualismo: Es una relación en donde, las especies participantes obtienen beneficio mutuo mutuo de la relación relación y no pueden pueden vivir separad separadamen amente, te, pues mueren. mueren. Es una relación relación obligada. Ej.: plantas y bacterias fijadoras de nitrógeno (Rizobium sp), la relaciones entre las plantas y sus polinizadores, etc. Comensalismo: en esta relación se beneficia sólo una especie, mientras que la otra no se beneficia ni se daña. Por ejemplo: la relación entre el tiburón y el pez rémora. Protocooperación: en esta relación se benefician ambas especies, pero no es vital ni obligada. Por ejemplo las flores y los polinizadores. Relaci ción ón en la cual cual uno uno de los los indi indivi vidu duos os (par (parás ásit ito) o) se bene benefi fici cia a al Parasitismo: Rela alimentarse a expensas de otro (huésped), que se perjudica por la presencia del otro. El parasitismo se puede considerar una forma especial de predación, en la que el predador es considerablemente más pequeño que la presa. Como ocurre con las formas más obvias de predación, es más probable que las enfermedades parasitarias eliminen a los más jóvenes, jóvenes, discapacitados discapacitados y a los más viejos, haciéndolos haciéndolos más susceptibles susceptibles a otros depredadores, o a los efectos del clima o a la escasez de alimento. Ejemplo de enfermedades parasitarias en el ser humano. Pediculosis, Oxiurasis, Lombriz Solitaria.
Amensaismo: Relación en la cual, uno de los asociados resulta perjudicado por otro que no manifiesta un un cambio aparente. aparente. Ej.: Hongo Penicillium Penicillium productor de de penicilina penicilina (un antibiótico antibiótico que inhibe inhibe el crecimiento crecimiento de bacterias) bacterias) y las bacterias. bacterias. En En esta relación relación los hongos no no se afectan ni se benefician, en cambio las bacterias son seriamente afectadas.
FLUJO DE ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS El flujo de energía a través de los ecosistemas es el factor más importante en su organización. El paso de energía de un organismo a otro ocurre a lo largo de una cadena trófica o alimentaria, o sea, una secuencia de organismos relacionados unos con otros como presa y predador. Dentro de un ecosistema ecosistema hay niveles tróficos . Todos los ecosistemas tienen, por lo general, tres de estos niveles: productores , que habitualmente habitualmente son plantas o algas; consumidores primarios, primarios, que por lo general son animales o detritívoros , que viven de los desechos animales y de los tejidos vegetales y de animales muertos; y descomponedores que degradan la materia orgánica hasta sus componentes primarios inorgánicos. Los movimientos del agua, el carbono, el nitrógeno y demás elementos minerales a través de los ecosistemas ecosistemas se conocen como ciclos biogeoquímicos. En estos ciclos, los materiales inorgánicos del aire aire,, del del agua agua o del del suel suelo o son son inco incorp rpor orad ados os por por los los prod produc ucto tore res s prim primar ario ios, s, pasa pasado dos s a los los consumidores, consumidores, y finalmente transferidos a los descomponedores. descomponedores. En el curso de su metabolismo, metabolismo, los descomponedores liberan los materiales inorgánicos en el suelo o en el agua en una forma en la que pueden ser incorporados por los productores. Los productos químicos sintéticos o los elementos radiactivos liberados en el ambiente pueden ser capturados y concentrados por los organismos en niveles tróficos más elevados.
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Las múltiple múltiples s intercon interconexi exiones ones en los ecosiste ecosistemas mas llevaron llevaron a desarro desarrollar llar la hipótes hipótesis is Gaia. Gaia. Esta Esta hipótesis considera a todo el planeta como un único sistema autorganizado y autosostenible donde lo vivo y lo no vivo conforman una unidad con regulación propia.
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ACTIVIDADES Define e ilustra el siguiente siguiente glosario 1. Ecos Ecosis isttema ema 2. Ecotono 3. Bioma 4. Biótico 5. Abió biótico 6. Bioc Biocen enos osiis 7. Inte Intere resp spec ecíf ífic icaa 8. Intr Intrae aesp spec ecíf ífic icaa 9. Bioi Bioind ndic icad ador or 10.Hábitat 11.Población TALLER #6 Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno de trabajo.
1. ¿Cuál ¿Cuál es el el campo campo de estudi estudio o de la ecol ecología ogía? ? 2. Explica Explica qué es un ecosiste ecosistema. ma. 3. Elabora un cuadro cuadro sinóptico sinóptico que explique explique los factores factores abióticos de un ecosistema. ecosistema. PROF. ABILIO MONTENEGRO R[Escriba texto]
4. Define Define que es una poblaci población. ón. 5. Elabora un mapa conceptu conceptual al que explique explique las propiedades propiedades de las las poblaciones. poblaciones. 6. Explica las estrategias estrategias de vida vida R y las estrategias estrategias K. 7. Explica Explica que que es la comun comunidad idad o bioce biocenos nosis. is. 8. Menciona los aspectos aspectos fundamentale fundamentales s dentro de la estructura estructura de de una comunidad. comunidad. 9. Elabora un mapa conceptu conceptual al que explique explique la composición composición de las comunidades. comunidades. 10.Explica en que consiste la estratificación de la biocenosis. 11.Explica cuáles pueden ser los límites de una biocenosis. 12.Elabora 12. Elabora un cuadro sinóptico con los tres puntos fundamentales en la dinámica de una comunidad biológica. 13.Elabora 13. Elabora un mapa conceptual de las interacciones que ocurren en una comunidad. 14. Explica cómo ocurre el flujo de energía en los ecosistemas y representa cada nivel a través de una imagen o dibujo. 15. Explica qué es un ciclo biogeoquímico y como se desarrolla dentro de un ecosistema. 16. Comenta en qué consiste la “ hipótesis de Gaia” y Gaia” y cual es tu opinión al respecto.
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