Tema 47A – Ecología. Poblaciones, comunidades y ecosistemas. Dinámica de las poblaciones. Interacciones en el ecosistema. Relaciones intra e interespecíficas.

El término ecología fue introducido por Ernst Haeckel (1889), y proviene del término oikos, que significa lugar donde vivir. La ecología puede dividirse en ramas:

· Autoecología, que estudia las características físico- químicas del medio donde vive una especia y la influencia que ejerce en esta.

· Ecología de poblaciones, que analiza los factores que influyen en el crecimiento de la población.

· Sinecología, que estudia las relaciones entre especies diferentes y entre éstas y el medio.

2. POBLACIONES, COMUNIDADES Y ECOSISTEMAS.

Población: conjunto de individuos de la misma especie, que viven en un área determinada en un cierto instante.

Comunidad o biocenosis: conjunto de poblaciones que viven en un área determinada, el biotopo, y establecen relaciones entre ellas. Cuando alguna especie ejerce un control sobre otras, ya sea por su tamaño´, función, número de miembros que conforman la población etc., se le llana especie dominante y suele dar el nombre a la comunidad.

La diversidad: es el número de especies que forman una comunidad. En la comunidad hay una distribución horizontal o vertical de las poblaciones, dependiendo del hábitat que ocupen.

En los ecosistemas terrestres la estratificación viene dada por la vegetación predominante, mientras que en los ecosistemas acuáticos viene dada por factores físico-químicos, tales como luz, temperatura, oxígeno disuelto. A continuación se exponen los estratos que nos encontramos en ambos ecosistemas.

Ecosistema terrestre

Ecosistema acuático

· Suelo o subsuelo.

· Criptógamo, formado por musgos y líquenes que crecen a ras del suelo.

· Herbáceo.

· Arbustivo

· Arbóreo.

· Capa de mezcla.

· Termoclina

· Zona afótica, en la que predomina fauna detrítica.

· Zona bentónica o fondos, que la que encontramos fauna detrítica y depredadora.

Ecosistema: Es la suma de la biocenosis y el biotopo. Es un sistema natural formado por el conjunto de organismos que forman la biocenosis o comunidad y el medio físico donde se relaciones, o sea el biotopo. Es por tanto es una unidad compuesta de organismos interdependientes que comparten el mismo hábitat.

3. ECOLOGÍA DE POBLACIONES.

La ecología de poblaciones estudia los factores que influyen en el número de individuos que forman una población. Estos estudios son de gran importancia en explotaciones pesqueras, gestión de explotación cinegética, control de plagas, etc.

3.1. CARACTERÍSTICAS DE POBLACIONES.

3.1.1. ABUNDANCIA Y DENSIDAD.

Es la cantidad de individuos que componen una población. Se puede expresar mediante el número total que individuos que forman la población o mediante la densidad absoluta.

· Número total de individuos (N). como contar el número de individuos suele ser muy tedios, se puede usar el término de abundancia para expresar la mayor o menor cantidad del individuos. La abundancia se mide usando una escala de 5 a 1 grados, en el que las especies dominantes tienen un grado 5 y las raras un grado1.

· Densidad absoluta. Es el número de individuos por unidad de superficie, en el medio terrestre, o por volumen, en el medio acuático. En general se usa la densidad específica, que es el espacio que una especie habita o puede colonizar. También se puede usar la densidad mediante la biomasa, es decir la biomasa producida por una especie por unidad de superficie o volumen.

3.1.2. DISTRIBUCIÓN DE LOS ORGANISMOS.

Se dan 3 tendencias de distribución espacial:

· Uniforme, en el que la distancia entre los organismos es similar.

· En enjambre o gregaria, en la que se aprecian grupos debido a diferentes causas, tales como condiciones ambientales, búsqueda de protección, obligados por otras especies, etc.

· Al azar, no hay ninguna causa que justifique la distribución.

3.1.3.
DINÁMICA DE POBLACIONES.

Las poblaciones sufren variaciones a lo largo del tiempo cuanto al número y tipo de individuos que las componen. Para estudiar la composición en edades de una población se utilizan las pirámides de edades, donde se representan el número de individuos dentro de cada cases de edad, separadas por sexos o nos. Las poblaciones pueden ser:

· Crecimiento, en el que el número de individuos jóvenes es mucho mayor.

· Estable o en equilibrio, se aprecia un escalonamiento regular de la pirámide.

· Decrecimiento, en las que se observa una base estrecha, y predominan los individuos adultos.

Para estudiar las variaciones se estudian distintos parámetros:

· Tasa de natalidad (b): es el número de nacimientos en una población en un tiempo determinado, referido al total de la población (N). b=dN/(dt.N)

· Tasa de mortalidad (m): es el número de individuos que mueren en un intervalo de tiempo, referido al total de la población (N). m= dN/(dt.N)

· Índice de supervivencia (1-m). Como la mortalidad no es constante a lo largo de la vidad, para su estudio se construyen curvas de supervivencia de cada especia, en la que se refleja como decrece el número de supervivientes en función de la edad. Observando las curvas de supervivencia que hay especies de 3 tipos: A, B y C

Las especies de tipo A (I), se aprecia una tasas de mortalidad infantil baja y el los adultos aumenta rápidamente al alcanzar cierta edad. Ej de especie: el ser humano.

Las especies de tipo B (II), se aprecia una tasa de mortalidad constate durante toda la vida, ej: algunas aves.

Especie de tipo C (III): se aprecia una alta mortandad infantil, y los individuos pasada cierta edad los individuos tienen una mortandad constante el resto de la vida.

· Tasa de emigración (e) e inmigración (i). Es el número in individuos que abandonan o ingresan en la población en un periodo de tiempo.

· Crecimiento de la población.

Potencial biótico (r), r= b-m. r varia para una población según sea su situación en este momento si :

· r>0 la población crece

· r<0 la población decrece.

La tasa de crecimiento exponencial es: dN/dt= (b-m+i-e).N

La expresión (k-N)/K se denomina factor de resistencia ambiental, que viene marcada por los factores limitantes del medio.

Cuando N es bajo, la resistencia ambiental es cercana a 1, por lo que el crecimiento de la población es exponencial, esto ocurre en las primera etapas de colonización, pero a medida que N aumenta la resistencia ambiental tiende a 0, con lo que el crecimiento se ralentiza hasta que se hace 0, es decir se detiene, cuando N=K.

Según los parámetros anteriores se diferencia especies con diferentes estrategias reproductoras:

ü estrategia R: tienen un gran número de descendientes con elevada mortandad infantil. Se dan en biotopos variables que se crean y destruyen con facilidad estrategia K: tienen pocos descendientes y poca mortandad infantil. Sus vidas son más largas. Habitan biotopos estables, y están adaptadas a una explotación uniforme y controlada del hábitat. Son especies de adaptación lenta.

· Fluctuaciones. La realidad es que las poblaciones no crecen exponencialmente hasta explotar al máximo la capacidad de carga, sino que fluctúan por encina y por debajo de la capacidad máxima del ambiente.

Las fluctuaciones se deben a cambio físicos en el medio, variaciones estacionales o interacciones entre individuos de la misma o con los de otra población.

Cuando una especie sobreexplota el medio, el hábitat se resiente, la población decae y debe pasar cierto tiempo hasta su recuperación.

Hay dos tipos de mecanismos básicos para regular la fluctuación:

ü Mecanismos dependientes de la densidad, tales como competencia, predador-presa, propagación parásito, disponibilidad de alimentos, etc.

ü Mecanismos independientes de la densidad, como factores climáticos

Como ejemplos de mecanismos de regulación cabe mencionar:

ü La autorregulación: la población se regula en función de la disponibilidad de alimentos. Como ejemplo de autorregulación tenemos la inhibición de la ovulación y la emigración masiva de una especie.

ü Sistema depredador- presa

· Extinciones. Se produce la extinción de una población cuando el número de individuos decrece a cero. Las causas más frecuentes son el agotamiento de la capacidad del medio, imposibilidad de competir con otras especies, la sobreexplotación humana, etc.

4. INTERACCIONES CON EL ECOSISTEMA.

Un ecosistema es una comunidad de organismos que interaccionan entre sí y con el medio donde viven. Tiene dos componentes:

· Biótico (biocenosis): ej

o relaciones inter-específicas: competencia, depredación, parasitismo, simbiosis.

o Relaciones intra-específicas: territorialismos, migración, etc.

· Abiótico: ej compuesto químicos del suelo, clima, etc.

El nicho ecológico es el papel que una especie desempeña en un ecosistema, es decir, su forma de vida, alimentación, a quien le sirve de comida, factores físicos limitantes para su crecimiento. El hábitat es el espacio físico que ocupa un organismo.

Desde el punto de vista trófico los seres vivos se agrupan en:

· Productores, son el primer nivel trófico. Captan la energía del sol y mediante la fotosíntesis la transforman en energía química. También lo forman los organismos quimiosintéticos, aunque tienen menor importancia que los fotosintéticos.

· Consumidores primarios: se alimentan de los productores, por tanto son heterótrofos.

· Consumidores secundarios, son heterótrofos que se alimentan de los consumidores primarios.

· Descomponedores y transformadores. Se alimentan de la materia orgánica que existe en los restos de los seres vivos de cualquier nivel trófico, y la transforman en materia inorgánica. Son bacterias y hongos principalmente.

4.1. INTERACCIONES ENTRE EL BIOTOPO Y LA BIOCENOSIS.

Las interacciones entre los componentes biótico y abióticos son principalmente energéticas y de materia.

4.1.1. FLUJO DE ENERGÍA.

Todos los seres vivos necesitan energía para vivir. El principal aporte de energía lumínica entra en la biosfera procedente del sol, en forma de energía lumínica que los organismos autótrofos transforman en energía química que pueden utilizar el resto de los niveles tróficos.

De toda la energía recibida, tan solo el 1-2% es utilizada por los productores, el resto es absorbida o reflejada (superficie, polvo, nubes).

El flujo de energía es unidireccional, acíclico y abierto, puesto que la energía lumínica es captada por los organismos fotosintéticos y va pasando a los distinto niveles tróficos y al final la energía que entra en el ecosistema es la misma que se va transformando energéticamente o disipándose en forma de calor.

De la biomasa incorporada en los distintos niveles tróficos, gran parte se utiliza en la respiración, otra parte no se utiliza y pasa a los descomponedores, y solo una pequeña parte, entre un 13-20% estará disponible para el resto de los niveles tróficos, siendo menor a medida que aumenta el nivel trófico. De esto se deduce:

· Que los niveles tróficos disponen de mucha más energía de la que consumen.

· Que a medida que ascendemos en los niveles tróficos la energía consumida en la respiración celular es mayor.

· Se produce una disminución de la energía disponible en cada nivel trófico, por lo que el número de niveles tróficos en el ecosistema es limitado.

La eficiencia ecológica es la cantidad de biomasa o energía que se trasfiera de un nivel trófico al siguiente. En general se estima que está entre un 5-30% distribuida irregularmente dentro del ecosistema.

4.1.2. productividad del ecosistema. parámetros tróficos.

Biomasa (B): es la cantidad de materia acumulada en un individuo, un nivel trófico, una población o un ecosistema.

Producción: cantidad de biomasa producida/ unidad de tiempo en un nivel trófico.

Producción primaria bruta (PPB): B producida por productores/t.

Producción primaria neta (PPN): PPB-respiración.

Producción secundaria bruta (PSB): B producida por consumidores/t.

Producción secundaria neta (PSN): PSB-respiración.

Productividad: P/B. permite conocer los límites de explotación del ecosistema.

Productividad bruta: Producción bruta/biomasa, refleja el flujo de energía a través del ecosistema por unidad de tiempo.

Productividad neta: Producción neta/biomasa. También se llama tasa de renovación y expresa la velocidad con la que se renueva la biomasa del ecosistema.

4.1.3. FLUJO DE MATERIA.

La vida, además de estar ligada al flujo de energía, depende de la disponibilidad de elementos químicos presente en los seres vivos y necesarios para la actividad vital.

La movilidad de estos elementos químicos es cíclica y cerrada, ya que no hay ningún aporte externo como en el caso de la energía y fluyen cíclicamente dentro del ecosistema, y reciben el nombre de ciclos biogeoqúimicos. Estos pueden ser: N, CO2, O2, P, S,Ca, etc

El ciclo del fosforo o también llamado ciclo sedimentario, es de gran importancia, puesto que el P es un oligoelelemento y un nutriente limitante en la todos los seres vivos, que está siendo altamente afectado por la actividad del hombre puesto que moviliza las rocas fosfatadas de los fondo marinos para poder usar el P en los fertilizantes, detergentes, etc, por lo que supone una importante alteración de este ciclo ya que el levantamiento de los fondo marinos hacia tierra firme es un proceso natural que puede durar miles del años

4.1.4. RELACIONES TRÓFICAS.

Cadena trófica: representa la trasferencia lineal de materia y energía entre las distintas especies que forman un ecosistema. En base a la eficiencia ecológica no puede tener muchos eslabones. También se conoce como cadena alimenticia.

Red trófica: es el conjunto de cadenas tróficas que hay en un ecosistema. Las cadenas tróficas no están aisladas, sino que se encuentran interrelacionadas, y es frecuente que una misma especia sea el alimento de más de un depredador, y que esta especia a su vez se alimente de más de una especie.

4.1.5. sucesión ecológica.

La sucesión ecológica son los cambios que se producen de manera natural en un ecosistema por el cual va cambiando las especies que lo integran. Esta sucesión termina cuando se alcanza un estado estable en equilibrio con las condiciones ambientales. Este estado se denomina climax.

A medida que avanza una sucesión encontramos:

ü Un aumento de la complejidad del ecosistema, de la diversidad y de las interrelaciones entre las especies que lo forman.

ü Incremento de biomasa.

ü Mayor eficiencia y aprovechamiento energético.

Se llama sucesión primaria a la que arranca en un terreno desnudo, exento de vida, es decir, es aquella que se desarrolla en una zona carente de comunidad preexistente. A las especies que colonizan estos medios se llaman especies pionera, y cambian en ambiente haciéndolo idóneos para el asentamiento de otras especies, que a su vez van siendo sustituidas por las especies que mejor se vayan adaptando al medio hasta llegar al climax.

Se llama sucesión secundaria a la que se produce después de una perturbación importante, es decir, es aquella que se establece sobre una ya existente que ha sido eliminada por incendio, inundación, enfermedad, talas de bosques, cultivo, etc.. Estos reinician la sucesión, pero a partir de condiciones especiales, en las que suelen ocupar un lugar especies muy adaptadas a este tipo de perturbaciones, como las plantas que por ellos llamamos pirófitas.

5. RELACIONES INTRA E INTERESPECÍFICAS.

5.1. RELACIONES INTRAESPECÍFICAS.

Son las interacciones que tiene lugar entre los individuos de la misma especia en una población. Entre estos encontramos:

· Efecto de grupo. Son modificaciones que aparecen cuando los individuos de una misma especie se agrupan. La consecuencia más importante es el aumento de la velocidad de crecimiento de la población. Generalmente se agrupan para facilitar la reproducción, obtención de alimentos, aumentar la defensa frente a depredadores, etc.

· Efecto masa. Son los efectos que se producen en los espacios superpoblados. Cada población tiene una densidad óptima que si se supera aparecen efectos perjudiciales, ej dificultad para encontrar lugares para la puesta, aumento de excrementos, etc.

· Competencia intra-específica. Es una competencia dentro de los individuos de una especie en una comunidad por el alimento, luz, espacio, etc. SE pone de manifiesto la defensa por el territorio y la aparición de jerarquías sociales.

A pesar de la competencia intra-específica los individuos tienen a agruparse buscando algún beneficio. Entre las agrupaciones encontramos:

o Familia.

o Agrupaciones coloniales, que son aquellas que se forman con los descendientes de un mismo individuo.

o Asociaciones gregarias, ej: mamadas de mamíferos, bancos de peces, bandadas de aves, etc.

o Asociaciones estatales, se dan en insectos que tienen sociedades jerarquizadas con un reparto de funciones por castas, ej en abejas: tenemos las reinas, los zánganos, las hembras estériles, las obreras, etc.

5.2. RELACIONES INTERESPECÍFICAS.

Son las interacciones que se establecen entre especies que pertenecen a la misma comunidad. Se pueden clasificar según las consecuencias que acarre la interacción para las especies.

Competencia: dos especies compiten cuando ocupan el mismo nicho ecológico. Compiten por algún recurso, como luz, agua, alimentos, espacio, etc. Cuando una especie adquiere una ventaja en la explotación del recurso, puede eliminar a la otra especie.

Inquilismo: una especie ofrece protección a la otra, sin que se vea beneficiada ni perjudicada.

Comensalismo: una especie ofrece alimento a la otra sin que se vea beneficiada ni perjudicada, ej carroñeros.

Mutualismo: asociación entre especies sin que ninguna se vea perjudicada.

Simbiosis: es una variedad del mutualismo, pero han llegado a tal grado que las especies no puede vivir sin la asociación entre ellas.

Parasitismo: un individuo sale beneficiado de la asociación y el otro perjudicado.

Antibiosis: una especie produce una sustancia que es perjudicial para la otra especie, ej; hongos y microorganismo que producen antibióticos. Por tanto es la imposibilidad de una especie de vivir junto a otra especie.

Depredación: una especie se alimenta de la otra matándola.