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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CHACO AUSTRAL Dossier Ecología Prof. Esp. Luciana Ponce Laso Año 2019 Introducción a la Ecología Contenidos mínimos • Consideración de los conceptos fundamentales de la Ecología, como disciplina integradora e interdisciplinaria. Historia La fotografía en color del amanecer de la tierra (Earthrise), tomada por el astronauta William A. Anders desde el Apolo 8 el 24 de diciembre de 1968, es una imagen impactante y elocuente. Un importante ecólogo la ha descrito acertadamente como «la fotografía ambiental más influyente que jamás se haya tomado». Inspirado en la fotografía, el economista Kenneth E. Boulding resumió la naturaleza finita de nuestro planeta tal como se comprueba en el contexto de la vasta expansión del espacio en su metáfora «nave espacial Tierra». Aquello que se había percibido a través de la historia de la humanidad como una frontera ilimitada, súbitamente se transformó en una esfera diminuta: limitada en sus recursos, atestada de una población humana en continua expansión y amenazada por nuestro uso de la atmósfera y de los océanos como depósitos de nuestros residuos de consumo. Poco más de un año después, el 22 de abril de 1970, unos 20 millones de norteamericanos participaron en reuniones, manifestaciones y otras actividades medioambientales como parte del primer Día de la Tierra. The New York Times comentó el sorprendente aumento de concienciación por el medio ambiente, y afirmó que «una creciente preocupación por la crisis medioambiental se está extendiendo por los campus de la nación con una intensidad que podría llegar a eclipsar el descontento estudiantil acerca de la guerra de Vietnam». El núcleo de este movimiento social era la creencia de que era necesario redefinir nuestra relación con la naturaleza, y el campo de estudio en concreto que aportaría las directrices de esta nueva línea de acción fue la ecología. Con el creciente movimiento medioambiental de finales de los 6o y comienzos de los 70, la ecología, con la cual hasta entonces sólo se había familiarizado un pequeño número de académicos y biólogos aplicados, súbitamente pasó a un primer plano. Aclamada como una guía para la relación de los seres humanos con el medio ambiente, 2 la ecología se transformó en una palabra familiar que apareció en periódicos, revistas y libros, aunque el término con frecuencia se utilizó incorrectamente. Entonces, ¿qué es la Ecología? la Ecología es una ciencia. De acuerdo con la definición habitual, la Ecología es el estudio científico de la relación entre los organismos y su medio ambiente. Esa definición es satisfactoria en tanto se consideren la relación y el medio ambiente en el sentido más amplio. Medio ambiente incluye no solamente las condiciones físicas sino también los componentes biológicos o vivos que constituyen el entorno de un organismo. La relación incluye interacciones con el mundo físico, así como también con miembros de la misma y de otras especies. Tiene la misma raíz que economía, que significa << administración de la casa». Efectivamente, el zoólogo alemán Ernst Haeckel, quien en un principio acuñó el término ecología en 1866, hizo explicita referencia a esta relación cuando escribió: Es importante el énfasis que le dio Haeckel a la relación de la ecología con las nuevas ideas revolucionarias presentadas en El origen de las especies de Darwin (1859). La teoría de la selección natural propuesta por Darwin (a la que Haeckel se refería como «la lucha por la existencia») es la piedra angular de la ciencia de la ecología. Provee un mecanismo que permite que el estudio de la ecología vaya más allá de las descripciones de la historia natural y examina los procesos que controlan la distribución y la abundancia de organismos. Aún hoy, la gente lo confunde con términos como medio ambiente y ecologismo. La ecología no es ninguno de los dos. El ecologismo es el activismo con el objetivo establecido de «mejorar el medio ambiente. Este activismo a menudo toma la forma de programas de educación pública, de apoyo, legislación y tratados. El término ecología proviene de las palabras griegas oikos, que significa «casa» y logos, que significa «estudio de». Entendemos por ecología el cuerpo del conocimiento referido a la economía de la naturaleza, la investigación de las relaciones totales del animal tanto a nivel inorgánico como orgánico. Incluye, sobre todo, sus relaciones amistosas y no amistosas con aquellos animales y plantas con los cuales entra en contacto directa o indirectamente, en una palabra, la Ecología es el estudio de aquellas relaciones complejas a las que se refería Darwin como condiciones de lucha por la existencia. 3 Desde su aparición en los años 60 para desempeñar el papel intelectual central en el movimiento ecologista, la ciencia de la ecología ha sufrido una sorprendente transformación. No resulta llamativo que una disciplina científica, tan ampliamente definida en su alcance, produjera la aparición de una amplia variedad de subdisciplinas: desde la ecología fisiológica, que se ocupa del funcionamiento de los organismos individuales, hasta la perspectiva del medio ambiente terrestre como un sistema integrado que constituye la base de la ecología global. Una ciencia Interdisciplinaria La ecología es una ciencia interdisciplinaria porque las interacciones de los organismos con su medio ambiente y entre sí implican respuestas fisiológicas, de comportamiento y físicas. El estudio de estas respuestas recurre a campos tales como la fisiología, la bioquímica, la genética, la geología, la hidrología y la meteorología. Métodos científicos El estudio de los patrones y procesos dentro de los ecosistemas requiere de estudios o experimentos de campo y de laboratorio. La experimentación comienza con la formulación de una hipótesis. La hipótesis es una afirmación acerca de una causa y efecto. que puede demostrarse experimentalmente. Los organismos interactúan con su medio ambiente en muchos niveles. Las condiciones físicas que rodean a un organismo, como la temperatura ambiente, la humedad y la intensidad de la luz, influyen en los procesos fisiológicos básicos que son cruciales para la supervivencia y el crecimiento. El organismo debe procurar adquirir los recursos esenciales del medio ambiente que lo rodea y al hacerlo debe protegerse para no transformarse en alimento de otros organismos. Debe diferenciar un amigo de un enemigo, distinguiendo entre compañeros potenciales y posibles depredadores, todo ello en un intento de tener éxito en el objetivo final de todos los organismos vivos: pasar sus genes a las generaciones posteriores. 4 Modelos y predicción En función de los datos de la investigación, los ecólogos desarrollan modelos. Los modelos son abstracciones y simplificaciones de fenómenos naturales. Tal simplificación es necesaria para comprender los procesos naturales. Dossier Ecología Prof. Esp. Luciana Ponce Laso Año 2019 Contenidos mínimos • Naturaleza de la Ecología: individuo, población, comunidad y ecosistema. • Adaptación y evolución Individuos Los organismos individuales forman la unidad básica de la ecología. El individuo responde al medio ambiente. El nacimiento y Ja muerte de los individuos de forma colectiva definen Ja dinámica poblacional y las interacciones interespecíficas e intraespecíficas definen las comunidades. El individuo es el que pasa los genes a las generaciones sucesivas. Ecosistemas Los organismos interactúan con su medio ambiente en el contexto del ecosistema. En términos generales el ecosistemaestá formado por dos componentes básicos, el (biótico) y el físico (abiótico), que interactúan como sistema. Estructura jerárquica Los componentes de un ecosistema forman una jerarquía. Los organismos del mismo tipo que habitan un medio ambiente físico determinado constituyen una población. Las poblaciones de diferentes tipos de organismos interactúan con miembros de su propia especie y también con individuos de otras especies. Estas interacciones van desde la competencia por los recursos compartidos a la depredación, pasando por el beneficio mutuo. Las poblaciones que interactúan constituyen una comunidad biótica. La comunidad más el medio ambiente físico forman el ecosistema. Selección natural La selección natural es el éxito diferencial (supervivencia y reproducción) logrado por los individuos de una población que surge como resultado de la interacción con el ambiente. 5 La selección natural es el producto de dos condiciones: (1) variación entre los individuos de una población en alguna característica (2) produce diferencias entre los individuos en cuanto a la supervivencia y/o reproducción. La eficiencia de un individuo se mide por el aporte proporcional que realiza a las futuras generaciones. Existen tres tipos de selección: direccional, estabilizadora y disruptiva. Heredabilidad La selección natural exige que la característica sea heredable o que pueda transmitirse del progenitor a la descendencia. Genes Las unidades de herencia son los genes contenidos en los cromosomas. Las formas alternativas de un gen se denominan alelos. Los individuos que poseen pares iguales de alelos son homocigotos, mientras que los que presentan alelos diferentes se llaman heterocigotos. En el caso de los heterocigotos, el alelo que se expresa es el dominante, mientras que el que no se expresa se denomina el recesivo. La suma de la información heredable que porta cada individuo es el genotipo. Su expresión sobre la cual actúa la selección natural, es el fenotipo. El rango de expresiones fenotípicas en diferentes condiciones ambientales se denomina plasticidad fenotípica. Variación genética La mayor parte de las variaciones hereditarias surge de la recombinación genética en la reproducción sexual. Parte del material genético se modifica mediante la mutación. Las mutaciones genéticas pueden alterar las secuencias de nucleótidos. Las mutaciones cromosómicas cambian la estructura o el número de cromosomas. La duplicación de conjuntos enteros de cromosomas se denomina poliploidía, que ocurre con mayor frecuencia en las plantas. La mayoría de las mutaciones genéticas son neutrales y mantienen la variabilidad genética en una población. Evolución El resultado de la selección natural es la evolución, una modificación en las frecuencias génicas con el transcurso del tiempo. La especiación por selección natural es un tipo de evolución. El proceso de especiación exige modificaciones en las frecuencias génicas de una población que conducen al aislamiento reproductivo: el 6 desarrollo de características que interrumpen el intercambio genético con la población parental. Concepto de especie Una especie biológica es un grupo de individuos que se aparean entre sí y viven juntos en un ambiente similar de determinada región. Las especies pueden ser simpátricas o alopátricas. Mantienen la identidad mediante mecanismos de aislamiento. Especiación Las especies surgen por la interacción de variaciones heredables, la selección natural y las barreras sobre el flujo genético entre poblaciones. El mecanismo de especiación más ampliamente aceptado es la especiación alopátrica o geográfica. Una única especie que se cruza se divide en poblaciones espacialmente aisladas, que se desarrollan en especies diferentes. Cuando el aislamiento reproductivo antecede a la diferenciación y el proceso se lleva a cabo en una población, se obtiene la especiación simpátrica. El tipo de especiación simpátrica más frecuente es la poliploidía en las plantas. Variación geográfica Las especies que presentan una distribución geográfica extensa suelen enfrentarse a un rango de condiciones ambientales más amplio que las que se distribuyen de forma más limitada. La variación en las condiciones ambientales suele conducir a una correspondiente variación en determinadas características morfológicas, fisiológicas y conductuales. Compromisos y constricciones Las condiciones ambientales que influyen de forma directa en la vida varían en tiempo y espacio. Del mismo modo, el objetivo de la selección cambia con las circunstancias ambientales tanto espaciales como temporales. Las características que permiten que una especie sobreviva, se desarrolle y se reproduzca en terminadas condiciones limitan la capacidad de ésta de tener la misma eficiencia en condiciones ambientales diferentes. 7 Dossier Ecología Prof. Esp. Luciana Ponce Laso Año 2019 Contenidos mínimos • Propiedades de las poblaciones Organismos modulares y unitarios Una población es un grupo de individuos de la misma especie que viven en un área definida. Clasificamos las poblaciones según la distribución, la abundancia y la estructura de Edad. La mayoría de las poblaciones están compuestas por individuos unitarios con una forma de crecimiento y de envejecimiento específica. Sin embargo, en la mayoría de las poblaciones de plantas, los organismos son modulares. Estas poblaciones de plantas pueden consistir en plantas parentales formadas sexualmente y tallos formados asexualmente de las raíces. Una estructura de población similar es la especie animal, que muestra un crecimiento modular. Distribución La distribución de una población describe su ubicación espacial o el área en la cual se desarrolla. La distribución de una población está influenciada por las condiciones ambientales apropiadas. Dentro de la zona geográfica de una población, los individuos no se distribuyen de igual manera en toda el área. Por lo tanto, la distribución de individuos dentro de la población puede ser descrita basándose en diferentes escalas espaciales. Los individuos de una población se distribuyen en el espacio. Si el espacio de cada individuo no depende del de otros, entonces los individuos se distribuyen aleatoriamente; si se distribuyen de forma parecida, con una distancia similar entre individuos, se trata de una distribución uniforme. En la mayoría de los casos, se agrupan juntos en una distribución agrupada o agregada. Estos grupos de individuos pueden funcionar como subpoblaciones. Abundancia La cantidad de individuos de una población define la abundancia. La abundancia es una función que depende de dos factores: (1) la densidad de la población (2) el área en la que se distribuye la población. La densidad de la población es el número de individuos por unidad de área. Debido a que los paisajes no son homogéneos, no toda el área es un hábitat apropiado. La cantidad de organismos en el espacio habitable del que disponen es la densidad verdadera o ecológica. Muestreo de poblaciones 8 Para establecer la densidad y la dispersión es necesario realizar un muestreo y un análisis estadístico apropiado de la información. Para los organismos sésiles, los investigadores generalmente utilizan gráficos de muestreo. Para los organismos móviles, los investigadores utilizan técnicas de captura- recaptura o establecen la abundancia relativa utilizando indicadores de presencia animal, como las huellas o el excremento. Estructura de la edad La edad o la proporción de individuos dentro de cada clase de edad definen la estructura de la edad de la población. Losindividuos que componen la población generalmente se dividen en tres períodos ecológicos: prerreproductivo, reproductivo y posreproductivo. Proporciones sexuales Las poblaciones que se reproducen sexualmente poseen proporciones sexuales que tienden a ser de 1:1 durante la concepción y el nacimiento, pero por lo general varía a diferencias según el sexo por la mortalidad. Dispersión En alguna etapa de sus ciclos de vida, la mayoria de los individuos son móviles. Para algunos organismos, como las plantas, la dispersión es pasiva y depende de diferentes mecanismos de dispersión. Para los organismos móviles, la dispersión sucede por diferentes razones que incluyen la búsqueda de parejas y de hábitat libres. Para algunas especies, la dispersión es un proceso sistemático de movimiento entre áreas, un proceso llamado migración. Dinámica poblacional La dispersión tiene el efecto de variar la distribución espacial de individuos y, como resultado, los patrones localizados de la densidad de la población. Aunque el movimiento de individuos dentro de la población produzca cambios en el patrón de distribución y la densidad en el tiempo, los factores principales que dominan la dinámica de la abundancia de la población son los procesos demográficos del nacimiento y de la muerte. 9 BIBLIOGRAFÍA ▪ Curtis, H.; Barnes S, N; Schnek, A.; Massarini, A. (2009) Curtis Biología. Ed. Médica Panamericana. Séptima Edición. Buenos Aires. ▪ Odum, E.; Warrett, g. (2006) Fundamentos de Ecología. Ed. Thomson. México. ▪ Purves, W; Sadava, D.; Orians, G., Heller, C. (2006) Vida. La Ciencia de la Biología. Ed. Médica Panamericana. Sexta Edición. Buenos Aires. ▪ Smith, T.; Smith, R. (2007) Ecología. Ed. Pearson Addison Wesley. Sexta Edición. Madrid.
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