Electivo de 3HC "Ecología y medio ambiente! Clase:14/08/2013

Organismo y Ambiente: interacciones entre organismos

Así como en las poblaciones hay interacciones entre los miembros de una misma especie, en las comunidades hay interacciones entre las poblaciones de distintas especies. Muchas especies tienen interacciones de tipo específico con otras especies. En general las interacciones entre las especies, como la depredación y la competencia se basan, en si cada especie hace algún tipo de beneficio o daño a las otras especies en una relación determinada.

Depredación
En la depredación, un individuo de una especie, llamado el depredador, se come la totalidad o parte de un individuo de otra especie, llamado la presa. La depredación es una poderosa fuerza en una comunidad. La relación entre depredador y presa influye en el tamaño de la población y afecta en dónde y cómo vive cada especie. Ejemplos de depredadores incluye carnívoros: depredadores que se alimentan de animales, y herbívoros - depredadores que se alimentan de plantas.  Muchos tipos de organismos pueden actuar como depredadores o presa. Todos los heterótrofos son depredadores o parásitos o ambos. 

Competencia
La competencia interespecífica es un tipo de interacción en el que dos o más especies usan el mismo recurso limitado. Por ejemplo, leones y hienas compiten por presas tales como las cebras.  Del mismo modo, muchas especies de plantas compiten por el suelo o la luz solar. Algunas especies de plantas tratan de impedir que otras especies crezcan alrededor liberando toxinas en el suelo.  Si dos poblaciones compiten para un recurso, el resultado puede ser una reducción en el número de especies o la eliminación de uno de los dos competidores.  Más a menudo, una especie será capaz de utilizar un recurso de forma más eficaz que otra.  Como resultado, habrá menos recurso disponible para las otras especies.

Exclusión CompetitivaEl ecólogo George Gause fue uno de los primeros científicos en estudiar la competencia en el laboratorio.  En tubos de ensayo abastecidos con un suministro de alimentos de bacterias, Gause cultivó varias especies de paramecio en diversas combinaciones. Cuando eran crecidos en tubos de ensayo separados, cada uno, Paramecium caudatum y Paramecium aurelia crecian en forma óptima. Pero cuando se combinaban las dos especies, p. caudatum siempre desaparecía porque p. aurelia era un depredador más eficiente de las bacterias. Los ecólogos usan el principio de exclusión competitiva para describir situaciones, en el que una especie es eliminada de una comunidad debido a la competencia para el mismo recurso limitado. La exclusión competitiva puede resultar cuando una especie utiliza un recurso limitado de manera más eficiente que otras especies.

El hombre como un organismo fuertemente interactuante en el mundo biológico

En la interacción del hombre con el ambiente muchas veces se producen problemas ambientales, los cuales pueden ser de dos tipos:

Los originados por un inadecuado manejo de los recursos naturales: La población mundial ha ido en constante aumento, produciéndose, además, un incremento en sus necesidades. Para cubrirlas, el hombre debe ocupar los recursos naturales. Sin embargo, si el consumo de estos no está en equilibrio con su capacidad de recuperación, se produce una sobreexplotación, en la cual desaparecen tantos individuos que la población no puede mantenerse por sí sola. Entre las consecuencias de la sobreexplotación podemos mencionar:

• la deforestación.
• la desertificación.
• la pérdida de biodiversidad.
• la escasez de agua potable.

Los originados por la contaminación: La contaminación es la presencia de sustancias nocivas y molestas en el aire, el agua y los suelos. Estas sustancias son depositadas por la actividad humana en tal cantidad, que pueden interferir la salud y el bienestar del hombre y de los ecosistemas. Existen diversos tipos de contaminación:

• Biológica: se presenta cuando encontramos en el ecosistema seres vivos (generalmente microorganismos) ajenos a él o en concentraciones superiores a las normales y que puedan llegar a causar algún daño al ecosistema o a la salud humana.
• Química: se presenta cuando en el ecosistema existen sustancias químicas ajenas a él o que se encuentran en concentraciones superiores a las normales y pueden llegar a causar algún daño en el ecosistema o en la salud humana.
• Física: se presenta cuando en un ecosistema hay presencia de una energía (generalmente calor y ruido) ajena a él o en concentraciones superiores que puedan llegar a ocasionar cambios en el ecosistema o daños a la salud humana.

Poblaciones y comunidades

En una comunidad biológica encontramos una gran cantidad de poblaciones distintas, como por ejemplo población de aves, insectos y arácnidos, entre otros. Las poblaciones son un conjunto de organismos de una misma especie (por lo tanto, pueden reproducirse entre sí), que ocupan un mismo espacio en un tiempo determinado. Una de las características de las poblaciones es sudensidad, la cual puede aumentar o disminuir por parámetros o variables como natalidad, mortalidad, inmigración o emigración. Sin embargo, el tamaño de las poblaciones de seres vivos se mantiene en equilibrio, oscilando ampliamente en torno a un valor medio.

El crecimiento de una población bajo condiciones ideales del ambiente, es decir, sin factores limitantes (por ejemplo, cuando una especie coloniza un nuevo espacio y no hay restricciones en los recursos, espacio, ni competencia por ellos), corresponde a un crecimiento exponencial (curva en J), el cual comienza inicialmente en forma lenta, haciéndose luego más y más rápido (fig. 12). Este tipo de crecimiento lo presentan organismos reconocidos como estrategas “r”, cuyas poblaciones mantienen un crecimiento exponencial hasta desaparecer bruscamente cuando las condiciones cambian, se caracterizan por ser organismos pequeños, de corto ciclo de vida, con gran cantidad de descendencia y poco cuidado de sus crías.

Fig. 12: Crecimiento exponencial de las poblaciones

En la naturaleza el tipo de crecimiento exponencial no es el más frecuente, pues las poblaciones no crecen indefinidamente debido a que la resistencia ambiental se opone a la expresión del potencial biológico de una población (capacidad de una población para aumentar su densidad). El ritmo de crecimiento en estas poblaciones decrece a medida que aumenta la densidad de población y se aproxima a un valor máximo denominado “capacidad de carga” (K), para el cual el crecimiento se hace 0.

En estas condiciones las poblaciones presentan un crecimiento logístico (curva  en  S):  primero  la  población  crece  en  forma  lenta,  luego  el crecimiento es acelerado y finalmente se desacelera (Fig. 13). Este tipo de crecimiento suelen presentarlo organismos reconocidos como estrategas “K”, que se caracterizan por ser de tamaño grande, ciclo de vida largo, reproducción tardía y cuidado de sus crías.

Fig. 13: Crecimiento poblacional que incorpora resistencia ambiental.

Ejercicio

1. Representa la curva de crecimiento exponencial.
2. Menciona organismos de estrategia r.
3. Representa la curva de crecimiento logística.
4. Menciona organismos de estrategia K.

En términos generales, la población humana ha aumentado en forma exponencial debido al descenso de la tasa de mortalidad. Sin embargo, hay diferencias en las tasas de crecimiento entre los países desarrollados y los subdesarrollados. Además, la sobrevivencia de los individuos a distintas edades varía según el estado de desarrollo, por lo que existen poblaciones en expansión, estables y en disminución.

Ejercicios

1. ¿Cuáles son las posibles causas del crecimiento exponencial de la población humana?
2. ¿Qué tipo de diagrama representa la estructura de edades de la población chilena?

Sucesión ecológica como expresión de la dinámica de la comunidad

Las comunidades biológicas presentan estructuras características (biomas) en cualquier parte del mundo (desierto, sabana, selva, etc.). Una comunidad no surge de forma repentina, sino gradualmente. Este proceso se conoce como sucesión ecológica, que es el reemplazo de algunos elementos del ecosistema por otros en el transcurso del tiempo. Así, una determinada área es colonizada por especies vegetales cada vez más complejas. Si el medio lo permite, la aparición de musgos y líquenes es sucedida por pastos, luego por arbustos y finalmente por árboles.

Podemos distinguir dos tipos de sucesión ecológica:

Primaria: se inicia con organismos que colonizan lugares en los que antes de su llegada no existía suelo vegetal. Este tipo de proceso puede durar miles de años.

Secundaria: ocurre por la destrucción de una comunidad por el efecto de incendios o sobrepastoreo, por ejemplo. En este caso el ambiente contiene nutrientes y residuos orgánicos que facilitan el crecimiento de los vegetales.

Sucesión ecológica

Una vez que se ha alcanzado un estado de equilibrio, las modificaciones se dan entre los integrantes de una misma especie: por ejemplo, los árboles nuevos reemplazan a los viejos.

Debemos tener presente que la velocidad de recuperación es extremadamente lenta, sobre todo si se ha afectado la biodiversidad de tal manera que implique la extinción de especies y el agotamiento de los recursos naturales.

Ecología y Sociedad

La diversidad biológica y su rol en los ecosistemas

La diversidad biológica proporciona importantes beneficios a las personas.  Por ejemplo, miles de especies vegetales y animales pueden servir como alimento.  Los árboles proporcionan madera para el hogar y combustible.  Muchas especies son fuentes de medicamentos y productos químicos útiles. Especies sin descubrir podrían eventualmente suministrar beneficios. Los ecosistemas reciclan los desechos humanos, incluyendo el CO2. Se podría decir que "la diversidad biológica es la clave para el mantenimiento del mundo tal como la conocemos".

La problemática ambiental, apreciando los aspectos básicos para evaluarla y su carácter multidisciplinario y multisectorial

la población humana global utiliza alrededor de un 10 a 55% de la producción primaria de la tierra, la energía total almacenada a través de la fotosíntesis por organismos terrestres. Las personas usan este recurso en forma de combustible y alimentos para los mismos seres humanos y los animales domésticos. A medida que aumenta la población humana, también lo hace el uso de este recurso. Otro análisis de impacto humano sobre los ecosistemas, es el uso que hace la gente de los alimentos y recursos naturales, tales como tierra y agua, así como producción humana de desechos y contaminación. Los ecólogos están preocupados de que la Biosfera tiene una capacidad limitada para renovar o repararse a sí misma de estos impactos. Un grupo de ecólogos y economistas calcula que desde la década de 1980, la demanda humana ha superado la capacidad de renovación de la Biosfera. 
En nuestro planeta aire, agua, tierra y organismos están interconectados. Los problemas ambientales se conectan a través de las fronteras nacionales, lo que implica que las soluciones pueden requerir esfuerzos en todo el mundo. Científicos, organismos gubernamentales y los ciudadanos individuales deben trabajar juntos para vivir de manera responsable dentro de la Biosfera. La comprensión científica de esos impactos es débil, pero está mejorando. Mientras tanto, los individuos, tales como los estudiantes pueden contribuir a la comprensión científica y también asumir la responsabilidad de reducir al mínimo los impactos humanos sobre los ecosistemas.