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Bases de la ecología

El estudiante:

• Argumentarálaimportanciadel campodeestudiode laecología, apartirdel análisisdelaestructuradelambiente,laspropiedadesdelaspobla-cionesycomunidades,ladi-námicadelosecosistemasy labiosfera, infiriendoelimpacto y las repercusio-nes en la estabilidad eco-lógica,conunaactitudderespetoycompromisoconsuentorno.

INTRODUCCIÓN

Enestaprimeraunidadseabordaránlasbasesdelaecología,iniciandosurela-ciónconotrasciencias, suambientevistodesde suscomponentesabióticosybióticos,tambiénelestudiodelaspropiedadesgeneralesdelaspoblacionesyco-munidades,asícomolaimportanciadelosciclosbiogeoquímicoseneldesarrollodelosecosistemas,concluyendoenlabiosferacomountodo.

11BASES DE LA ECOLOGÍA

1.1 DEFINICIÓN DE ECOLOGÍA

Enlosúltimostreintaañoselhombrehadadounavueltasobresímismo,yaldarunvistazohaciaelcaminorecorridocomoespecie,haobservadoquesuandarhadejadoysiguehaciendounaesteladedestrucciónymuerteenelentornoenquehabita.

Losavancestecnológicosycientíficoshanimpactadonegativamenteengranmedidanuestromedioquesólonecesitamosabrirnuestrasventanasparaverlo,porejemplo,enlosrecientescambiosenelclima.¿Quépodemoshacercomosersocialparaevitarestoscambiosenelambiente,oalmenosquéestrategiashemosdesarrolladoparaamortiguarlosensuefectosobretodoaquelloquenospermitemantenernosvivoscomosersocial?

Esteproblemaenrealidadnoesreciente;sehamanifestadodesdehacevariossiglos,esmás,podemosdecirquelospueblosprimitivosconocíanlainterdependenciaquesedabaentrelosorganismosvivosysuentorno,comolodemuestranlosestudiosetnológicosdelasvivenciasmágicasdeestospueblossobreelcosmos.

Es importante reconocer el trabajo realizadopor los naturalistas en la estructuraciónde laecología,unclaroejemplodeestoeseltrabajodelgriegoAristótelesaquienalgunosautoresconsiderancomoelprincipalprecursordelamisma,yqueensulibroHistoria de los animales,proporcionainformaciónbásicasobreaspectosdeestaciencia.

EnAmérica,esmuyreconocidoelsentimientodeapegoypertenenciaalanaturaleza,comolomuestralacartadeljefeSeattleen1854alentoncespresidentedelosEstadosUnidosdeNorteamérica,FranklinPierce, cuandoéstedeseabacomprarlegranpartede las tierrasa latribuindiaofreciéndoleacambiolaconcesióndeotra“reserva”;elresultadofueunacatástrofesocial,económicayecológicaenloshabitantesdedichatribu.

EnMéxico,losaztecasymayastambiéndesarrollaronunaculturaderespetoalanaturaleza,comolomuestralaconservacióndelosjardinesdelemperadorNetzahualcóyotl,creandoconestolosprimerosjardines botánicosdetodaLatinoamérica.

Esimportanteseñalarque,ademásdelaconservacióndesitiosnaturales,losxochimilcasge-nerarontecnologíademanejoderecursos,medianteelestablecimientodeestructurasdepro-ducciónalimentariadenominadaschinampas,técnicaqueposteriormentefuecopiadaporlosaztecas,resolviendoasísuproblemaalimentario,entreotros,yaquetambiénlasusabanparaconstruirsusviviendas.

I. Enunalluviadeideascontuscompañeros,examinaelentornodondevivesyexpresatodoaquelloqueconsiderasimportanteencuantoacambiosfísicos;anótalosenunalistaenelpizarrónycomén-talosenclase.

II. BuscalacartaqueeljefeSeattleledirigeen1854alpresidentedelosEstadosUnidosdeNorteaméricayrealizaunresumenanotandolos10puntosprincipales;coméntalocontuscompañerosenclase.

Aristóteles propuso la pri-mera teoría del origen delavidallamadaGeneraciónespontánea.

Jardín botánico. Terrenodestinadoalcultivodeflo-resyplantasdemuydiver-sas especies con el fin derealizarestudiosbotánicos.

Chinampa. Pequeña ex-tensión de tierra rodeadaporcanalesenlagunasdelaciudaddeMéxico,dondesecultivaba y cultivan actual-mentefloresyverduras.

12 UNIDAD I

III.Investigaquéotrastecnologíascrearonlospueblosprehispánicos,haciendoénfasisenlosolmecas,totonacosyzapotecas,antiguoshabitantesdelestadodeVeracruz.Elaboraunensayoypreséntaloenclase.

Enlossiglosxviiyxviii,seconsolidalahistorianaturallacualem-piezaatransformarsedecienciadescriptivaalacienciamodernaqueactualmenteconocemoscontrabajoscomoeldeReaumurenelcam-podelatemperaturayotrascontribucionesalconocimientodelasrela-cionesentrelavidavegetalyanimalconlosfactoresabióticos;tambiénrecordemosqueenesetiemposerealizarondiversosviajescientíficosquepermitieronampliarelconocimientodelospaisajesgeográficosdeloscontinentes,comoeselcasodeAlexandervonHumboldtquienviajódurante5añosportierrasdeAméricaLatinayensustextosproponelaexistenciadeunarelaciónentrelavegetaciónyelcli-maquellamó“Geografíadelasplantas”(Essai sur la géographie des plantes,en1805).

Diversostrabajosdelosprecursoresdelevolucionismopermi-tieronconocerquenoexistíaunapredeterminaciónenlagranvariedaddeespeciessinoqueéstase lograbaconunaseriedeadaptacionesalentorno.LaspropuestasevolucionistasdeEras-mus Darwin, fueron desarrolladas por su nieto e influyerondurantetodoelsigloxixyxx,ycontinúanhaciéndolosonele-mentosquedeben tenerseencuenta al considerar elorigenydesarrollodelaecología;lasdisputasentreevolucionistasycrea-cionistasfuerontambiénfactoresimportantesparaeldesarrollode lacienciayobligóa loscientíficosa sermásobservadoresparatenerelementossuficientesqueapoyaransusteorías.

DadoloanteriordebemosconsideraracientíficoscomoGeorgesCuvier,Jean-BaptistedeMo-netyRichardOwen,quienescontribuyeronalconocimientocientíficoquepermitióllegaraloqueseconoceahoracomoecología.

AlgunasconsideracionesyhallazgosderelevanciafueronlasobtenidasporCharlesDarwin(1809-1882)quienviajóenelbarcoinglésBeagle,en1837yrealizandoobservacio-nesdelospuntosdondehizoelrecorrido,pudocompararladistribucióndeespeciesenAméricadelSuryEuropa,y tambiénrealizó importantesestudiosde lafloray fau-nadelasislasGalápagos,loscualesfuerondecisivosparalaelaboracióndesuteoríadelaevolucióndelasespecies.Graciasasusestudiospudoaseverarquelospinzonessufrenadaptaciones.

Figura 1.1RutadelosviajesdeHumboldt.

Figura 1.2CharlesDarwin.

Figura 1.3IslaGalápagos,ubicadaenelsurdeAmérica.

En el sigloxixHernstHaeckel (1834-1919), consideradobiólogo y zoólogo, estableció loscriteriosbásicosquepermitieronelsurgimientodelaecología.En1869propusolacreacióndeuntérminoespecialquepermitiríadefinirlasrelacionesentrelosseresvivosysushábitatsesdecir,determinarelentornodeunaespecie.

AHaeckellegustabamuchoformarvocablos,detalformaquederivódelapalabraeconomíaunvocabloquepudierasignificaralgoparecidoa“economíadelanaturaleza”ylallamóecología.

Aunqueensíeltérminoecologíanoexisteenningúndiccionario,engriego,lapalabrayelcon-ceptocomotalessurgencomouncampodelabiologíaenelsigloxix,porlanecesidaddeco-noceryestudiarlosseresvivoscomoelementosdeunsistemamásbiencerradoynoabierto,relacionadoasuvezconotrossistemasdeseresvivosyconelambiente.Fueunresultadoobligadoquediosentidoalaconcepciónglobaldelazoologíaydelabotánica,quedesembocaenelevolucionismo.

Cuandosehabladedañosalentornosiemprenosreferimosauntérminoqueenlaactualidadsehavueltomuycomún:ecología,haciendounmalusodelmismo,talcomoseexplicarámásadelanteenlaunidadII.

Enundiccionariodeprincipiosdelsigloxxseconsideracomo:“partedelabiologíaqueestu-diaelmododevivirdelosanimalesylasplantasysusrelacionesconlosseresquelosrodean”locualnoexpresalarealidad.

Figura 1.4Clasificaciónde

pinzonesdeCharlesDarwin.Isla

Galápagos.Trad. Marco Antonio Reyes

Romero.

Principalmentesemillas

Brotesy

frutas

Insectos

principalmente

Partesysemillas

decactus

Pinzóndeárbolesgrandes

Pinzóndemanglar

Pinzóncarpintero

Pinzóncurruca

Pinzóndecocos

Pinzóndecampopequeño

Pinzóndecampomediano

Pinzóndeárbolesmedianos

Pinzóndeárbolespequeños

Pinzónvegetariano

Pinzóndecáctusgrandes

Pinzóndecáctus

Pinzóndepicopuntiagudo

Pinzóndecampogrande

Antecedentes de pinzones de campo que se alimentan de

semillas

El Pinzón deDarwin es elnombreconelqueseconocea14especiesdiferentesperorelacionadasdeavesdescu-biertas por Charles DarwinenlasIslasGalápagosduran-tesuviajeenelBeagle.Aun-que estas aves son iguales,todastienendiferentestiposdepicos,muestradeadapta-cióna lasdiferentesfuentesdealimentos.

14 UNIDAD I

Unadefiniciónmuchomásglobalizadorapodríainterpretarlacomo“labiologíadelosecosiste-mas”.Sinembargo,nodebemosolvidarquecuandohablamosdeecología,“nosreferimosaunacienciaconmétodosytécnicas,porellopodemospensarque“eslacienciaquesededicaales-tudioycomparacióndelosdiversosecosistemasyasutipificación,clasificaciónydistribucióngeográfica;odichoenotraforma:cienciaqueseencargadelestudiodelainterrelacióndelosseresvivosysuentornofísico”.

I. InvestigacuálesfueronlostrabajosdeGeorgesCuvier,Jean-BaptistedeMonetyRichardOwen;rea-lizauninforme,discúteloengruposde4compañerosydeterminenloselementosquecontribuyenalaformacióndelaecologíaydespuéspreséntenloalgrupo.

II. Analizaengruposde4compañeroslaimportanciadelaecologíacomocienciaypresentaalgrupotusconclusiones,queseráncomentadasportumaestro;sirequieresmásinformaciónconsultaalgunadelasligasdeinternetalfinaldeltextoparaapoyartusconclusiones.

1.1.1 La ecología como ciencia integradora e interdisciplinaria

Elhombrecomocualquierorganismovivo,nace,crece,sedesarrollaymuereenunentornoalcualsehadefinidocomobiosferayqueeselplanetaTierra,términoquefueintroducidoporLamarck,desarrolladoporSuessen1873ysistematizadoporelrusoVladimirVernadskiquienladefinecomo“lasumadetodosloslugaresdelaTierradondehayvida”.Losorganismoshabitanenlahidrosfera(océanosycuerposdeagua),litosfera(sedimentos,suelosycaparocosaexterna)ylaatmósferaqueenvuelvealaTierra;estaunidaddevidapresentacomponentesquefacilitanodificultanlaexistencia.

A losconjuntosdeelementosquecontieneestabiosferaselesdenominacomponentesbióticosycomponentesabióticos,yensuconjuntoselella-madediversasmaneras;enalgunoscasossehabladenaturaleza, enotrosdeecosistema, etc.,peroindependientemente del nombre que algunos lequierandar, labiosferaes launidaddevidamásgrande que conocemos y para comprender quéhace,cómoyparaquélohace,loscientíficosalolargodelahistoriadelahumanidadhantratadodeestudiarladesdediferentesenfoques.

Loprimeroquerealizaronlosnaturalistasfueladescripcióndeformasdevida,sobretodoenaquellasregionesalasqueteníanfácilacceso,conelobjetodeconocerlosorganismosvivosydeterminarsuubicaciónparasuposterioraprovechamiento;losprimerosseresinventariadosfueron,porestarfijosenunlugar,lasplantas.

Figura 1.5Biosfera.

Cuandomásdeunadisciplinacientíficapar-ticipa en la integración del conocimiento,usamoseltérminodeenfoquemultidiscipli-nario,haciendoreferenciaalconocimientoobtenido, y cuando varios investigadoresdediversasdisciplinasabordanocooperanpara resolver un mismo dilema llamamosa esto interdisciplinar.Comoproducto detrabajos interdisciplinarios tenemos a losobtenidosporlapaleontología,geografíaylaoceanografía.

LosviajesdelChallenger(1872-1876)patrocinadosporlosingleses,conunbrillanteequipodecientíficosbajolasórdenesdeCharlesW.Thomson,sobretodoslosmaresconocidos,proporcio-naronunmaterialvaliosodeinvestigaciónqueocupóaungrannúmerodeespecialistasparasuanálisisdurantemuchosañosybajoladireccióndeJohnMurray;losresultadosfueronpublicadosensusmemoriascientíficas,obrabastanteextensa.En1912escribióLas profundidades del océano,elcualseconsideracomoeltratadofundamentaldeoceanografía.

Laparticipacióndecienciascomo:biología,paleontología,geografía,oceanografía,geología,etc.,provocaron,precisamenteenunmomentodegranfecundidadcreativa, laconstitucióndeunanuevacienciabiológicaqueseespecializabaenlasrelacionesdelosorganismosysusentornosabióticos.

Todosestosvaliosostrabajosinterdisciplinariosdesarrolladosduranteelsigloxix,permitieronengranmedidaeldesarrollodelabotánicayzoologíaeinclusivedentrodeambasciencias,de una concepción ecológica, considerandoa los diferentes gruposdisciplinares en am-bientesterrestresoacuáticos.

Relacionado con lo anterior, se desarrolló laecología botánica gracias a que existían losantecedentes de ciencias como la geografíade paisajes en función de la vegetación porinvestigadorescomoHumboldtyDeCando-lle.Tambiénporqueensumayoríalasplantasestabanfijasenlugaresprecisos,porloquere-sultabamuyfácilidentificarsushábitats.

Enestecontexto,JohannesEugeniusWarming(1811-1924)recuperainformaciónexistenteyaportalasuya,concarácterfisiológico,anató-

Figura 1.6Ambienteterrestreyacuático,basedela

ecología.CascadadeTexolo,

Xico,Veracruz.

Figura 1.7Fisiología,anatomíaymorfologíadelasplantas.Orquídea.

Otro investigador que reali-zógrandescontribucionesala ecología fueK.Moebius,quiendespuésderealizares-tudiosconostras(Ostrea sp.),propusoen1877eltérminode“biocenosis”elcualsede-finecomo“unacomunidaddeseresvivientesquehabi-tanunlugardeterminado”.

16 UNIDAD I

mico,morfológicodeplantasyelaboraloquepodríaserelprimerlibrodebotánica,aunquedeberíadecirsedeecologíabotánicaoecologíavegetalllamadoLa ecología de las plantas(1895),enelcualmencionadiversasrelacionesentrevegetalesyfactoresambientales.

TambiénesrelevantemencionarautorescomoLiebig(conlaLeydelMínimo),Thurmann(sobreladisper-sióndelasespecies),Schimper(consutrabajosobrelageografíadelasplantasconunabasefisiológica),Valentine Riley (sobre control biológico de pla-gas), Forel (quien acuña el término limnología),los cuales proporcionaron los elementos funda-mentalesparalaconformacióndelaecología,talycomoahoralaconocemos.

Acontinuaciónelestudiodeldesarrollode la interacciónde losanimalesysuentorno, fueiniciadocontrabajosdecarácterdistributivo,comofueronlosdeAlfredRusselWallacequienen1876publicósulibroLa distribución geográfica de los animalesmejorandotrabajosanterioresalrespectoyproponiendounadivisiónzoogeográficaenregiones.

Investigaquéeslabiogeografíaycómoserelacionaconlaecología.InvestigaquéotrostrabajosrealizóAlfredWallace.

Elestudiodelascomunidadesoconjuntodepoblacionesfueprecedidaporlostrabajoseneco-logíaacuáticarealizadosporloscientíficosdelChallenger,quienesrealizannumerosasobser-vacionesdemicroorganismosqueseencontrabanensurutayquealfinalV.Hensenlesdioel

Figura 1.8EcosistemaboscosorepresentativodelageografíadelasplantasdealturadelestadodeVeracruz.

Figura 1.9Interaccióndelosanimalesconsuentorno.

La ley del Mínimo afirmaque: el crecimientode unaplanta depende de los nu-trientesdisponiblessóloencantidadesmínimas.

nombrede“plancton”,esdecir,“organismosqueflotan”,eidentificagrandescomunidades(con-juntodepoblaciones)devegetalesyanimalesalosquedenominófitoplanctonyzooplancton.

UnodeloscientíficosquerealizóaportesimportantesalacienciaasícomoalaecologíafueJustusvonLiebigconsusfamososexperimentosquebuscabanidentificarlaaccióndeloselementosquímicosendiversosprocesosvitales,obteniendoresultadosquesirvieroncomobaseparaelestablecimientodel“principiode los factores limitantes”, enel cual expresaqueeldesarrollodeunaplantaestásujetoalaproporcióndelelementoquímicoonutrientequeseencuentreenmenorcantidad.

Esgrandelalistadecientíficosqueproporcionaroninfor-maciónvaliosayendiferentesdisciplinasparaconformaralaecologíaqueconocemos,detalmaneraquepodemosdecirquesonmuchaslascienciasqueledanformayes-tructuraalaecología(interdisciplinaria)asícomotienequeverconmuchasotras(integradora).

Figura 1.11Fitoyzooplancton.

Figura 1.10JustusvonLiebig,.

Figura 1.12Cienciasdisciplinareseintegradorasdela

ecología.

18 UNIDAD I

I. InvestigasiAlexandervonHumboldtestuvoenVeracruz,siesasí,señalaquélugaresvisitóyquédescubrió;coméntalocontuscompañerosyrepórtaloatumaestro.

II. Investigalasdefinicionesdemultidisciplinario,transdisciplinarioeinterdisciplinario.Relaciónalasconlafigura1.13.Comparaturesultadoconlorealizadoportuscompañeros.Discúteloenplenocontuprofesor.

Afinalesdelsigloxixlaecologíaempiezaatomarformagraciasalostrabajosdeprestigiadoscientíficosdelaépoca,enparticular,botánicosporloquelazoologíaquedaligeramentereza-gadaenelcontextodelaecologíazoológica.

Enelsigloxxsedesarrollaronmáseventosquefortalecieronalaecología,dándoleelcarácterdeciencia,algunosdeéstosson:

Décadade1920.Tienelugarelencuentroentrebotánicos,zoólogosyecólogos,iniciandolaspláticassobrecomunidadesecológicasmixtas,empezandoausaralgocomo“bioecología”enlugardeecologíaanimalyecologíavegetal;esdecir,sepiensaenunacienciaqueintegretodaslasecologías.

Décadade1930.Sepublicanlosprimerostratadosdeecologíageneral,comoeldeJ.Braun-Blanqueten1927,quienseocupadeloquellamósociologíadeplantas;ArthurGeorgeTansleyintroduceeltérminoecosistemaen1935;FredericClementsconsideradoporsustratadosge-neralesentreecologíasytrabajoconjuntoconV.Shelforden1935(bio-ecología).

DespuésdelaSegundaGuerraMundial,complementándoseconotrostrabajosmuysignificativos,comolosaportesproporcionadosporA.Thienemannconsustrabajossobreelmedio lacustre ysuentornofisiográficodentrodelaramadelalimnologíaseformalizaunaecologíageneral.

Realizaunalíneadetiempodondeseindiquenloshechosmásrelevantesdelahistoriadelaecología.

Medio lacustre.Depresio-nesenlatierraquedanlugaraloslagos.

Limnología.Estudiodelosaspectos físicos, químicos,hidrológicosybiológicosdelaguadulce.

Figura 1.12Intervaloomargendetoleranciaparaunapoblacióndeorga-nismosdelamismaespecieanteunfactorambienteabiótico.

LacontaminacióngeneradaporlaRevo-luciónIndustrialdelsigloxixnosecom-paraconlaproducidaenelsigloxx,yapesardelosesfuerzosparacuidarlana-turaleza iniciados desde aquel entonces,estacontaminaciónempiezaacubrirtodoel planeta y es entonces cuando surgeunaecologíahumanacondoslíneasdetrabajo,unadeellaspreocupadaporlascomunidadesprimitivashumanas,llamadaetnología,yotralíneasobrecomunidadesmodernas llamada ecología urbana. Conlosmovimientosdemilitantesecologistasycientíficoscríticos—comoVíctorToledo—enlasegundamitaddelsigloxxsurgetambiénlaecologíapolíticayseiniciangrandesdebatessobreelorigenycontroldelacontaminación.

UnodelostrabajosquesistematizólaecologíadepoblacionesfueelrealizadoporelitalianoVitoVolterra(1860-1940),quienbasándoseenlostrabajosdeAlfredLotkaconsuleydecrecimientoexponenciallacualtratadecuantificardemanerabibliométrica(númerodelibrosqueproduceunautor)yladistribucióndeautoressegúnsuproductividad,mismaqueVolterraenfocóalarelaciónpresa-depredadorenlanaturaleza,dandolapautaparaeldesarrollofuncional.

Diversostrabajospublicadosenladécadade1930,talescomoLa biología del crecimiento poblacio-naldePearl,Nichos ecológicos deGauseylosEstudios sobre agregaciones animalesdeThomasPark,sonpartedelosesfuerzosparacomprenderlosprocesosdinámicosdelaspoblacionesenlascomunidadesecológicas.

Todoloanteriorpermiteconcluirconmejorespublicacionesdeecologíasgenerales,connue-vosvocabularios,algunassistematizaciones,dándonosunavisiónmáscompletadelaecologíaenladécadade1950.

ElgranavanceenestecampohizonecesarialapublicacióndelprimerglosariodetérminosquefuerealizadoporJ.R.Carpenteren1938.

Dosdeloslibrosclásicosde“ecologíageneral”yquehanpermitidoreconocerlacomounacienciason:Fundamentos de ecología escritoporEugenioP.Odumen1953y, laobradeG.L.ClarkeElementos de ecologíade1957.

Paralosecólogosdeladécadade1950la“ecología”esunacienciadentrodelabiología,lacualsedefiniócomoelestudiodelafisiologíaexternadelosorganismos,losquenecesitanenergíaymateriaparaelsoportedesuvida,eliminandosusresiduos.

Figura 1.14Crecimientoexponencial.

Etnología. Parte de la an-tropología que realiza clasi-ficaciones y estudios de lasdistintasrazasypueblos,ba-sándoseendatosproporcio-nadosporlaetnografía.

Nicho ecológico.Funciónquedesempeñaciertoindi-viduodentrodeunacomu-nidad.

Víctor Manuel Toledo, in-vestigador de la unam haaportadoalaperspectivadela etnoecología (el estudiode las relaciones entre lasculturasindígenasylanatu-raleza) la aplicacióndeunametodología socioecológicapara interpretar la realidadruraldeMéxico.

20 UNIDAD I

Porelloseabordaahoraelsegundotérminoimportantedelacienciaecológica;elprimero,silorecordamos,fuedescribirloselementosvivosysuentorno;ahoratenemosqueconocerlafisiologíadelosmismosorganismosvivosysuentorno.

Elprimeraspectoaconsiderareslainfluenciadelmediosobrelosorganismos,esdecir,losfac-toresambientalesoabióticosquedeterminanlaexistenciadelavidadeplantasyanimales,locualesmássencillosiutilizamosparasuestudioespeciesindividualesopoblacionesenlugardetra-bajarconcomunidadesoconjuntodepoblaciones;loprimerosehadenominadoautoecologíayeltrabajoconlascomunidades,sinecología.

Elsiguienteaspectoaconsiderarsonlasrelacionesintraespecíficas;relacionesdelosindividuosdelamismaespecieconsusleyes,ycomoúltimoaspecto,lasrelacionesinterespecíficasparalaregulacióndelaestabilidaddinámicadelascomunidadesnaturalesintegradasporanimalesyvegetales.

Independientementedelasleyesquerigenyregulanalascomunidades,sebuscadeterminarlaproductividaddelossistemasconsiderandolascadenasyredesalimenticiasysubalance.

Paraellolopodemosabordardesdeelpuntodevistadeunbalancedenutrientesdelossis-temashastaalcanzarelbalanceenergético,para,deestamanera,cerrarelcírculo.Peroparalacomprensiónde ladinámicade lossistemas,elbalancedenutrientesdebeserenfocadodetal

Sinecología. Estudio devariaspoblaciones.

Figura 1.15Cadenaalimenticia.

formaquepermitacomprenderenunlugardeterminado,cómolasespeciespuedencompartirysobrevivirconciertosmaterialesonutrientesymantenerseenunsistemaestable.

Tansleyen1935lollamóecosistemaalconsiderarestaestabilidad,ynoequilibrio,consuentor-nofísicoydarleunpapelpreponderanteeneldesarrollodelavidaenelplaneta.

Alolargodeltiemposehanestablecidodiversosenfoquesatendiendoprincipalmentealam-bienteenelquelosorganismossedesarrollan;deestaformatenemosquelaecologíahacom-prendido:laecologíaterrestre,ladulceacuícolaolimnologíaylaecología marina.

Porloanterioresnecesariorecordardiversosconceptosexplicadosenfísica,química,biologíaIy II,matemáticasbásicas,ademásdeotrasciencias,quenospermitiránconocer la forma,estructura,anatomía,bioquímica,genética,geología,dellugardondeencontramosunaespeciedesarrollándose,porloquelaecologíaesunacienciaintegradoraeinterdisciplinaria,dondelaautoecologíaylasinecologíasonlasestrategiasparaelestudiodelosorganismosvivosysurelaciónconsuentorno.

Otroaspectodelaecologíaqueesimportanteypococonsideradoenlostextosesla“ecologíacultural”,enlacualseestudialarelacióndelhombreconsuentornodetalformaqueintentaexplicarelorigendelaculturaylasformasquelacaracterizanendiferentesregiones,evitandoeldeterminismoambiental.

Tambiéntenemos“laecologíahumana”queesunparteaguasenlosestudiosintegralesdelasso-ciedadeshumanasysuentorno,confundiéndoseenocasionesconlaecologíasociológica,lacualnoshabladelarelacióndelhombreconsugeografía,omejordicho,delapoblaciónyelmediourbano.

1.2 FACTORES AMBIENTALES

Losfactoresquedeterminanlavidaenlatierrasonvariosyenestetextoqueremosabordarlosdeunamanerageneral,esdecir,iniciamosconaquellosqueseencuentraninmersosenlaat-mósferaparacontinuarconaquellosqueimplicanlacortezaterrestre,secontinúaconelaguaoceánicaycontinental,porúltimoconunfactorqueensíesmuyespecífico:Latemperatura.

1.2.1 Factores abióticos

Cuandonoshablandefactoresabióticos(dea,“sin”ybio,“vida”)siemprepensamosenaque-lloselementosque,carentesdevida,nosfacilitanlaexistenciaalosorganismosvivos.

Veamoscuálessonesosfactorestanimportantes:

Elprimerfactorqueobservaríamossillegáramosdelespacioseríalaatmósfera,seriedecuatrocapasqueenvuelvelaTierrayestáformadadeunaionosfera(capamásexternadelaatmós-

Ecología marina. Es laciencia que se encarga deestudiarlosmaresensusas-pectos: físico, químico, bio-lógicoygeológico.

La ecología humana esunadisciplina sociológica-ambiental que representaun intentode tratar en sutotalidadelfenómenodelaorganizaciónsocial,incorpo-rando a la comprensión deéstalasrelacionesdelgruposocialconelmediofísico.

22 UNIDAD I

fera)tambiénconocidacomotermosfera,lacualseencuentraubicadaentrelos80y600kmarribadelasuperficieterrestre;eslacapamáscalientedetodasyestácompuestaporgasesionizados, loscualesasísemantienenpor su baja densidad, que es parecida a ladelgasenuntubodevacíoycuandoelsolestáenactividad,estacapaalcanzalos1300a1600°C,latemperaturaaumentaconlaal-titud;entreestacapay lasiguienteexiste ladenominadamesopausa.

Lasiguientecapaeslamesosfera,localizadaentre50y100kmporencimadelasuperficieterres-tre,secaracterizaporloscambiosenlatemperaturaalcanzandovaloresde-90°Caunaalturade50-60kmdelasuperficie,hastalos1900°Calos100-110kmdealtura;contienecercadel0.1%delamasatotaldelaire,esenelladondesedesarrollanlasformacionesturbulentasyondasatmosféricasqueactúanaescalasespacialesytemporales;eslaregióndondelasnavesespacialesempiezananotarelfrenoaerodinámicolacapaquesigueeslaestratopausa.

Laestratosferaqueseextiendedelos10u11kmapartirdelasuperficiehastalos50km,latemperaturapermanececonstanteenlamenoraltura,despuésaumentaconlaaltitud,sulímiteinferioreslatropopausa.

Lacapamáscercanaalasuperficieterrestreeslatroposfera,cuyaalturavaríade11kmenlospoloshasta17kmenelecuador,enellasedesarrollantodosloseventosquehemosdefinidocomo“vida”.Sediceque75%deladensidaddelaatmósferaseencuentraenlatroposfera,latemperaturadisminuyeconlaaltitudhastaalcanzarunmínimode80°Ca11km.

Enestaregiónocurrenhuracanes,brisasua-ve,lluvia,díassoleados,nevadas,etc.,ytodolo quedenominamos como clima, se desa-rrollaenlatroposfera.

Adiferenciadeloscambiosdetemperaturaenestacapa,lapresiónatmosféricadisminu-yeconelaumentode laaltituddebidoa lacompresibilidaddelaatmósfera,esdecir,deunvalorpromediode760mmdeHganiveldelmar, a 100kmde altura tenemos2.5x10-3mmdeHgymilvecesmenosalos200km;aproximadamente75%delaatmósferalaconstituyelatroposferay,juntoconlaes-tratosfera,cercade99%.

Figura 1.16Atmósferaterrestre.

Latroposferaeslacapadon-deserealizantodosloseven-tos que conocemos comovida.

Figura 1.17Capasdelaatmósfera.

InvestigasilascapasdelaTierraquehemosvistosontodasofaltanalgunas;siexistensubcapasentreellas,quécaracterísticastienen.Expóntusresultadosatumaestro.

Lascapasqueconformanlaatmósferasonlasencargadasdeevitarquelasradiacionesdelsolydelcosmos,lleguendirectamentealasuperficieterrestre,losdiferenteseventosquesedesarro-llanenellasoncomplejos,existentambiéngasesligerosqueseelevanydesplazanenloslímitesinterioryexteriordeaquélla,loqueresultadeestosfactoresesqueladensidaddelaatmósferanoseauniforme.

Laenergíaemitidaporelsolpresentaamplioslímitesdelongitudesdeonda,detalformaqueentremáscortasseanestaslongitudes,másaltaeslaenergíaypuedeocasionarcambiosquími-cosimportantesenlapropiaatmósfera.

Paraquesepuedadaruncambioquímicoconlaradiaciónquellegaalaatmósferadebenestarpresentesfotonesconenergíasuficientepararealizarloymoléculasqueabsorbanestosfotones.Detalmaneraquelaenergíaquellegadeberátransformarseenotradecarácterquímico.Unejemploclarodeestoeslafotodisociacióndelamoléculadeoxígenoqueocurreporencimadelos100kmdealtura.

Eloxígenosedistribuyeenlaatmósferadelasiguientemanera:

1.Amásde370kmdealturalaproporcióndeoxígenomolecularsóloalcanza1%yelresto99%seencuentraenestadoatómico.

2. Enalturascercanasalos150kmlosporcentajesdeoxígenomolecularyatómicosonsimilares.3.Debajodelos150-130kmeloxígenomolecularesmásabundantequeeloxígenoatómico.

Otrogasimportantequecomponelaatmósferaeselnitrógeno(N2);envirtuddequeestegasnoabsorbetanfácilmentelosfotonesyparalarupturadesumoléculaserequieredemasiadaenergía,elnitrógenoatómicoespocoabundanteenlascapassuperioresdelaatmósfera.

Porloanteriorycomopodremosdarnoscuenta,adiferenciadelnitrógenomolecualr(N2),eloxígenomolecular(O2)yeloxígenoatómico(O)sonlosqueabsorbenlaenergíadelosfoto-nesprovenientesdelsolenrangosmenoresa240nmypodemosagregarqueelozonotienelapropiedaddeabsorberfotonesconlongitudesquevande250a300nm.

Pero:¿quéeselozono?,¿cómoseformaydóndeseencuentra?

Enaltitudesmenoresa80-90km,laradiacióndeondamáscortayafueabsorbida,apesardeelloycasihasta28kmexisteradiaciónsuficienteparafotoionizarmoléculasdeoxígeno;sinembargo,losprocesosquesedanaestasalturassondiferentesalosquesedanenpartesdelaionosfera.

Eloxígenocomoozonosir-veparadetenerlasradiacio-nes ultravioleta que lleganprovenientesdelsol.

nm = Nanómetro, unidaddelongitudigualaunamil-millonésima parte de unmetro(1x10-9m).

24 UNIDAD I

Unaconcentraciónmayordeoxígenomolecular(O2)quedeoxígenoatómico(O)sedaenlamesosferayenlaestratosferaporloqueenellassellevanacabocolisionesmuyfrecuentesentreO2yO,dandocomoresultadolaformacióndemoléculasdeO3(ozono),lacualcontieneunexcesodeenergíayalefectuarselareacciónseliberaésta;sinolohace,lamoléculadeozonovolveráasepararse.Laformamáscomúndedeshacersedeestaenergíaeschocandoconotrasmoléculasoátomostransfiriendoelexceso.LamayorvelocidaddeformacióndeO3ocurreentrelos40y60kmdealtitud.

Comoelozonoescapazdeabsorber la radiaciónsolarsuvidamediaesmuycorta,yaquerequierepocaenergíaparasudescomposición,detalformaquefotonesdelongituddeondamenora1000nmpuedendisociarlo;sinembargo, lasradiacionesque loafectandemaneradirectasonlascercanasa300nm.Estacapadeozonoqueseformaenlaestratosferaeslaqueimpidelaentradaderadiacionesquenopermitiríaneldesarrollodelavidavegetalyanimalenlasuperficieterrestre;lacantidaddeozonoenestacaparepresentaunafracciónpequeñadeátomosdeoxígenodebidoaqueconstantementesedisociaycontinuamenteseforma.

Elcicloquesedesarrollaconelozonoylasmoléculasyátomosdeoxígeno,procesosfotoquí-micosydereaccionesexotérmicas,esloquepermitequelaenergíaradianteseconviertaenenergíatérmica,porestoenlaestratosferaseencuentraunaumentodetemperaturaquellegaasumáximoenlaestratopausa.

Estambiénimportanteconsiderarlamezcladevientosquegeneraturbulenciasatmosféricasyotrosfactoresenlaexplicacióndelcomportamientodelacapadeozono.

MarioMolinaySherwoodRowland,investigadoresdelaUniversidaddeCaliforniaypremioNobeldequímicaen1995propusieronen1974queelcloroensuformadeclorofluorocarbonados(cfc’s)puedesercapazdeextinguirelozonoatmosférico.Estosproductos,quehansidoampliamenteconsumidosenformadegasesrefrigerantesyacondicionadoresoespumantesparaplásticos,quenoreaccionanenlabajaatmósferaasícomotambiénnopuedenserremovidosdelaat-mósferaporlalluviadebidoaquesoninsolublesenagua,soncapacesdealcanzarlaestratos-ferayahíexperimentanunareacciónactivadaporlaradiacióndealtaenergía,conlongitudesde200a240nm,produciendorupturadeunenlacedecarbono-cloroyesteúltimoalunirsealozonoformauncomplejodeóxidodecloro,debilitandolacapadeozonoeimpidiendoqueéstadetengalasradiacionessolarescitadas.

Detalmaneraqueelclorofuncionacomouncatalizadorpudiendodestruircercade100,000moléculasdeozonoantesdesertraslocado.Casiafinesdelosañossetentaseencontróunadisminucióndelacapadeozonosobreelpolosurquesedebíaalosclorofluorocarbonadosyenladécadadelosochentaseobservóunadisminucióndecasi60%durantelaprimaveraaustral;enfechasposterioresloscientíficosidentificarontambiénevidenciasdequeelpolonorteteníapérdidassimilaresaunquenotanpronunciadasduranteel invierno; tambiénhayevidenciasdeestoenotraslatitudes.

Austral. Se utiliza cuandoserefiereapuntosgeográfi-cosqueseencuentranenelhemisferiosurdelplaneta.

Lasreaccionesexotérmicasocurren donde hay libera-ción de energía en formadecalor.

Lasreaccionesqueocurrenenlaatmósferasuperiorpermitenunaabsorcióncaside100%delaradiaciónsolar,detalformaqueenlatroposfera(dondenoexistenelementosqueinteraccio-nenconestaradiación)sóloseefectúanreaccionesfotoquímicasdeconstituyentesmenores.

Fuentes y constituyentes típicos de gases en la atmósfera

Bióxidodecarbono(CO2)descomposicióndelamateriaorgánica;330ppmenlatroposferaporignicióndecombustiblesfósiles.

Monóxidodecarbono(CO)descomposicióndemateriaorgánica;0.05ppmenairenocontamina-do.1a50ppmenáreasurbanas,porprocesosindustrialesytránsitovehicular.

Metano(CH4) descomposicióndemateriaorgánica;1a2ppmenlatroposfera

Óxidonítrico(NO) descargaseléctricas;motoresdecombustióninterna;0.01ppmenairenocontaminado;0.2ppmenatmósferascontaminadas.

Ozono(O3)descargaseléctricas;difusiónde0a0.01ppmenairenocontaminadoenlaestratosfera;smogfotoquímico(sf)0.5ppm.

Bióxidodeazufre(SO2)engasesvolcánicos;incendiosforestales;0a0.01ppmenairenocon-taminado;0.1a2ppmenambientesurbanosporquemadecombusti-blesfósilesyprocesosindustriales.

El azufre se encuentra en ciertacantidadenlaatmósferanoconta-minadaysedebealadescomposi-cióndemateriaorgánica,gasesdetipovolcánicoyotrasfuentes.Loscompuestos que provienen defuentes naturales que encontra-mos en la atmósfera ocurren enmenorcantidadque losquepro-vienendelaactividaddelhombre,unodeelloseselbióxidodeazu-fre,elcualademásdeserdesagra-dablealossentidosesconsideradocomounpeligropara lasaludyaquecausamásdañoalaspersonascondificultadrespiratoria.

Unodelosprincipalesproblemasgeneradosporelbióxidodeazu-fre es que puede producir ácidosulfúricoalmezclarseconelagua;

ppm significa partes pormillón,yesunaunidaddemedidaqueserefierealosmiligramos que hay en unkilogramodedisolución.

Dióxido y bióxido es lomismoysunomenlaturaesCO2.

Figura 1.18Laserupcionesvolcá-nicasemananfuertescantidadesdebióxido

deazufre.

Tabla 1.1Gasesenlaatmósfera.

26 UNIDAD I

antelapresenciadeóxidodenitrógenoelcualpuedecombinadoconelaguaformaácidoní-trico,ycuandoporlaaccióndelalluviaesdepositadoenedificios,plantas,etc.,provocaloqueseconocecomo“lluviaácida”.

UnavezqueatravesamoslaúltimacapaatmosféricaderegresoalplanetaTierra,nosencontra-mosconlasuperficieterrestre,lacualestáformadaporunacortezaenlaque75%estácubiertoporagua,sólo25%porsueloosedimentosyrocas,deellosderivandiversosfactoresabióticosquecontribuyenaldesarrollodelavidatalycomolaconocemos.

Elestudiodelasrocasesrealizadoporlageología,enparticularlalitología,ladescripcióndelasmismaslorealizalapetrografía;enecologíaelinteréssecentraenlasrocasporquedeellasderivanlosmineralesdeloscualessegeneranlossuelos.

Enlaconformacióndelsuelosepartedela“rocamadre”, la que por acción de diversos factorescomolaerosiónyelintemperismo(factorescono-cidos enconjuntocomometeorización), sedes-gastayformasedimentosquecontienendiversasproporcionesdemineralesloscualesalmezclarseconmateriaorgánicadedesechodelosseresvi-vos,permitenlaformacióndelsuelo.

Lasrocasdeacuerdoconsuorigenpuedenseríg-neas,metamórficasysedimentarias.

Lasrocasígneasestánformadaspormagmaquesederramaenlasuperficieenformadelavaomaterialpiroclástico(vulcanismo)oseconsolidaensuinterior(plutonismo);puedenformarrocasácidasconmásde50%deóxidodesilicioobásicasconmenosdeesteporcentaje.

Cuandolaconsolidacióndelalavatienelugarbajolasuperficieyconenfriamientolento,seoriginanrocasdeltipogranitos,granodioritas,etc.Cuandoelenfria-mientoserealizaenlasuperficieytenemosunasoli-dificaciónrápida,seformanrocasdel tipotraquitas,basaltos,etc.;sielenfriamientoseproduceengrietasofracturastenemoslasrocaspórfidas.Lamayoríadelasrocasígneasestácompuestaporsilicatos,porellosetiendeausarunaclasificaciónsegúnsucontenidoensílice.

Otrotipoderocassonlasmetamórficasoestratocris-talinasqueseformanporlaaccióndelcalor,lapre-

Figura 1.19Volcán.

Figura 1.20Rocasígneas.

La lluvia ácida presenta unpHmenor, esdecir, esmásácida que la lluvia normal.Constituyeungraveproble-ma ambiental ocasionadoprincipalmenteporlaconta-minaciónatmosférica.

siónylosfluidosdelinteriordelacortezaterrestre,alaqueseencuentransujetasyalteransucomposiciónoriginal;provienenderocasígneasosedi-mentarias,formandogneis,cuarcitas,etc.Aestatransformaciónmetamór-ficaselellamadinamotérmicaoregionalcuandosucedeporlaaccióndelapresiónotemperatura;ytérmicaodecontactocuandovieneinfluenciadaporrocasígneas(magma).

Segúnsedencircunstanciastérmicasodinamotérmicas,sedistinguenvariostiposderocasmetamórficas.Elesquisto,porejemplo,abajastemperaturassemetamorfizaenpizarra,perolohaceenfilitasiquedasometidoatempe-raturassuficientementeelevadascomopararecristalizarse.

Porúltimo,tenemoslasrocassedimentarias,quesontodasaquellasprovenientesdeldesgasteeólico,pluvial,fluvial,glacialybiológico,derocasígneas,metamórficasyaundeotrassedimen-tariaspreexistentes,yquesontransformadaspordepositación,acumulaciónycompactación,formandocapasparalelasdecomposiciónytamañovariables.

Estasrocaspuedenclasificarsedevariasmaneras;porsuorigenmecánicooquímico,lasprimerassoncomunesdespuésdeunafragmentaciónderocasmayoresysuacumulaciónendeterminadoslugaressinperdersucomposiciónoriginal,enloscualesseencuentransujetasadiversosfactoresdecompactaciónparaterminarcomorocas,lascualespuedenser:conglomerados,esquistos,areniscas,micas,etcétera.

Porsuorigenquímicolasrocassedimentariaspuedenclasificarseen:calizas,sisonprovenien-tesderestosdeorganismosmarinos(exoesqueletos)odepósitosenlagosofondosmarinosdespuésdelaevaporacióndelaguaysuposteriorprecipitacióndesolucionessalinasformandosegúnelcaso:yeso(sulfatodecalcio),halita(salmineralizada)yanhidrita(sulfatodecalcio).

Figura 1.21Rocametamórfica.

Teofrasto (370-287 a.C.),alumnodeAristóteles,de-finióelsueloconeltérmino“adaphos”paradiferenciar-lodelatierracomocuerpocósmico, y distinguió en élvariascapas.

Figura 1.22Clasificacióndelasrocassedimentarias.

28 UNIDAD I

Laecologíacomocienciaintegradoracontempladentrodeloscomponentesabióticosalsueloylosfactoresdeéstequemodificanoalteranlaexistenciadelosorganismosvivos.Lacapasuperficialdelacortezaterrestrequeseencuentraencontactoconelaire,laconocemoscomosuelo,capaqueconsusfactoresabióticosparticipademaneradeterminanteenlavidadelosorganismosvivos.

Algunosautores—entreellos—Duchafour,definenalsuelocomoun“entornocomplejo”ycomotalestáconstituidoporcuatrocomponentesprincipales,loscualespermitenconsiderar-locomounsistemainteractuante:laatmósferaedáfica,elaguaedáfica,losorganismosquelohabitanylosmineralesqueloforman.

Sunombrevienedelgriego“edaphos”quesignificasuperficiedelatierraylaedafologíaeslaqueseencargadelestudiodelsuelodesdevariospuntosdevista,comosumorfología,sucomposición,suspropiedades,formaciónyevolución,ademásdeestablecerunataxonomía,distribución,utilidad,recuperaciónysuconservaciónbajodistintascondicionesambientales.

Sueloeslacapasuperiordelasuperficiesólidadelplanetaquefueformadaporunaseriedeprocesosdeintemperismodelasrocas,enlaquepodemosencontrarplantasyanima-lesconstituyendounsistemaecológicoparticularparaciertostiposdeseresvivos.

Lossuelosposeendosaspectosaconsiderarencualquierestudio:lascaracterísticasdellugarendondeseencuentray lascaracterísticasespecíficascomosoncomposición,morfologíaypropiedadesgenerales.

Paraelprimeraspectoesimportantedeterminar:laformadelterreno,esdecir,describirelre-lievedondeseformaelsuelo;lapendientepuededeterminarlaformacióndeéste;lavegetaciónosuuso;esdecir,siexistevegetaciónnaturaloalgúncultivo;engeneral,lavegetaciónpuedeserindicadorademuchascondicionesdelsueloydesuposiblecomposiciónademásdeestarincorporandoconstantementeresiduosvegetalesquecomponenalmaterialorgánicodelsuelo;porúltimoelclima,elcualesposibledeterminarconelapoyodelasestacionesmeteorológicasexistentesenlazona,datoscomotemperatura,precipitaciónyevapotranspiraciónqueinfluyenenlaevolucióndeunsuelo.

Cuandodeterminamosloanterioryqueremosprofundizarotrosaspectosdelsueloqueseandeimportanciarequerimosprecisarlosiguiente.

1.Horizontes.LamorfologíadelsueloestalqueesnecesariorecurriraunsistemadedenominaciónyparaevitarconfusionesserecomiendaelsistemaquepropusoDokutchaevparasudescripción.Entérminosgenerales,loshorizontesseidentificanporletrasmayúsculas,sudesignaciónvadeOparaloshorizontesdecarácterorgánico,Aparaloshorizontesórgano-minerales,BparaloshorizontesdecaráctermineralpreferentementecompuestosdearcillayelCparaelmaterialendescomposicióndelasrocasyRdeorigenorocamadre.

Intemperismo. Proceso detransformaciónquímicayfí-sicadelasrocasensuelo.

El sistema que proponeDokutchaeven1882,geó-grafo y edafólogo ruso,consiste en la realizaciónde cortes verticales, a losquedenominóperfiles,don-deobservóunasecuenciadecapas paralelas llamándolashorizontes.

La letramayúsculapuede ir seguidadeotraminúsculaounnúmeroel cual, ademásdeorden,sirveparaindicaralgunacaracterísticaimportantequesuelesermásespecíficaparacadaunodeloshorizontes,estosedebeaqueenocasiones,alolargodesuespesorpre-sentapeculiaridadesquenosemodificandemaneracompletaperosí sonrelevantesdeindicar,entoncessehabladeunsubhorizonte.

Existentambiénloshorizontesdetransiciónqueseencuentransituadosentredosdeloshori-zontesyadescritos,deformaquesuspropiedadessemezclanyresultadifícilinclinarseporunodeellos.Sedenominanporlasletrasdeambos,aligualqueenloshorizontesmezcladosquesonaquéllossituadosentreotrosdosprincipalesqueestáninterpenetradosdetalformaqueresultaimposiblelaseparación.

LoshorizontestípicosdelossueloscomunessonelO,elA,elByelC.

LoshorizontesOyAsonlosqueseencuentranenlasuperficieyencontactoconlaatmósfera;elAesricoenmaterialvegetal,deacuerdoconsucontenidoydadasucomplejidad,sedivideparasuestudioenvariossubhorizontes,loscualesson:

Figura 1.23Horizontesdelsuelo.

El material orgánico queprocededelosrestosdema-teriavegetalorestosdeani-malescaídosenlasuperficie,que es incorporado comomaterial orgánico fresco sellamahumus, y secaracteri-zaporuncoloroscuroqueseñalasuriquezaencarbonoorgánico.

30 UNIDAD I

• A00,subhorizonteformadoporrestosdehojas,ramasymaterialvegetalprovenientedelasuperficiedelsuelo,sedeterminaporelorigenyformadelmaterialquelocompone.

• A0,capaqueseencuentrainmediatamentedespuésdelaA00,peronoesposiblereconocerelorigendelosrestosvegetalesporsugradodedescomposición,aquíapareceelhumusdemaneraactiva.

• A1,seencuentranmaterialarcillosoyhumusperfectamenteenlazadosdándoleuncolorpardusco.• A2,porelarrastredelasarcillasdelossubhorizontesanterioresseformaconóxidosdefierroyhumusconunacoloraciónmásclara,materialesqueterminandepositadosenelhorizonteB.

ElhorizonteBesconocidocomoelhorizontededepositaciónosubsuelo,enélseacumulanlasarcillasdelhorizontesuperior(A),loscompuestosdefierroyaluminio,asícomoelcoloi-de húmicoleproporcionantonalidadesquevandecremaarojizas,dependiendodelazonadondeseencuentren;enlaszonasdemuchaprecipitación(declimatropical)formanlossueloslateríticosquecontienengrancantidaddeóxidosdefierroyaluminioolaminadoscalcáreosenregionesáridas.

ElhorizonteCcorrespondealadesintegracióndelarocamadre;dependiendosipresentapro-cesosdeintemperismo,enlapartesuperiorpresentaelementosderocasyhumusmezclados.

Elcolordelossuelosesmuyvariableypuedeirdesdeelnegrohastaelamarilloeinclusorojizo,ademásesimportanteconsiderarlapresenciademanchasdentrodeloshorizontes.Laparteimportantedelafracciónmineralesladelasarcillascuyocolorpuedevariardeunblanquecino,crema,amarillohastarojo,típicodelossuelosdeselvasaltas.Porelloelcoloresunelementoimportanteenladeterminacióndemuchascaracterísticasdelsueloasícomodesuformación.

Otroelementodedescripciónimportanteeslatexturadelsueloquecorrespondealadistri-bucióndelaspartículasporsutamaño;enelcampoocuandosecarecedelequipocorrespon-diente,esfácildeterminarlatexturadeunsuelo,sóloserequiereunpocodetierrayaplicarle

Figura 1.24Horizontesdelsuelo.

Coloide húmico. Materiaorgánicaenestadocoloidal.

unpocodeaguaymanipularlo;entremásmanejableymoldeablesea,mayorcantidaddearcillacontendrá;siesligeramentepegajosopredominaellimoysisentimosoescuchamosunchirri-doentrelosdedos,lomásprobableesquepredominenlasarenas.

Esdecir,lossuelosestánformadosenlafracciónmineralpor:

• Lasarenas,cuyotamañovaríadesde2mmhasta0.2mm• Loslimosdesde0.2mmhasta0.02mm• Lasarcillasdesde0.02mmhasta0.002mm

Conciertaexperienciapuedendistinguirsevariostipostexturales,perolomásinteresanteeslacomparacióndelcomportamientodelosdiferenteshorizontes,paralocualnoesnecesariaunagranexperienciasinounamodestacapacidaddeobservación.

Tambiénesimportantelaporosidaddelsuelo,éstaesinfluidaporlapresenciadepartículasdeaireydelapresenciademicroymacroorganismos.Unaevaluaciónadecuadadelaporosidaddelsueloesposibleconunamicromorfología acompañadaconunamicromorfometría.

Tambiénesimportanteconsiderarlasaccionesdeusodelsueloporlaactividadhumana,esdecir,podemosencontrarsuelosutilizadosnosóloparacultivosinotambiénparaconstrucciónyaseahabitacionalodecarreterasobien,lugaresdedepósitosdemateriales,loqueclaramentemodificaríaelpotencialdelmismo.

Laestructuraycomposicióndelsuelopuedesercomolomuestralasiguientetabla:

Estructura Composición Agregación

Particular Presenciadearenaconpartículassepa-radas

Sinagregación

MasivaPartículasadheridasenunamasaquenopresentagrietasynomuestraunaagre-gacióndefinida

Agregacióntenue

Fibrosa Formada por fibras procedentes delmaterialorgánicopocodescompuesto

Pocaagregación

GrumosaomigajosaFormadaporlafloculacióndecoloidesminerales y orgánicos, predominan losorgánicos

Agregadospequeñosporosos y re-dondosconaspectodegrumos,fa-vorecelagerminación

GranularFormadaporlafloculacióndecoloidesminerales y orgánicos, predominan losminerales

Susagregadossonpocoonadapo-rosos

Subpoliédrica o sub-angular

Formadaporprocesosdefloculaciónyfragmentación

Susagregados sonde formapolié-dricaconvérticesredondeados

Poliédricaoangular Formadaporfragmentación Susagregados sonde formapolié-dricaconvérticesafilados

Micromorfología.Micropo-rosdelsuelopordondecircu-laelaire,yquecuandolluevesonocupadosporagua.

Micromorfometría. Técni-ca que se especializa en lamedicióndelosmicroporos.

Alaformaenqueseagru-panlaspartículasdelsueloparagenerarformasdeuntamaño mayor, como sonlosagregadoso“terrones”se le conoce como estruc-turadelsuelo.

Tabla 1.2Estructuradelsuelo

32 UNIDAD I

Estructura Composición Agregación

Prismática Formada por fragmentación, puedemostraraspectosmasivos

Sus agregados son compactos y seresquebrajanenbloques

Columnar Formadademaneramasiva Susagregadossondetipocolumnar

Esquistosaolaminar Formadapormaterialesquistoso Susagregadoscontexturasdiferentes

Escamosa Formada por una sedimentación departículasensuspensión

Sus agregados por desecación soncurvos

Porequipos,cadaalumnodeberátomarunpuñodetierradeunlugarcercanoasucasayregistraráenlasiguientetablaloquesepide.Enclase,deberáncompararselosresultadosconlosdesuscompañerosdeequipoyconelrestodealumnos.

Textura Color Porosidad Tipo de actividad que se realiza

Alproductodelacompactacióndepartículasdelsueloselellamaconsistencia,lacualvaríasielsueloestáhúmedoono,porloqueconvienedeterminarlaconelsueloseco,húmedoymojado;esdecir,seconsideraqueelsueloestásecocuandocambiadecoloralañadirleunagotadeagua,ysitalnosucededecimosqueestáhúmedocuandonomojalamanoaltomarlo,omojadocuandosílohace,ésteesotrorasgoimportanteadeterminarparaconocerelsuelo.

Entérminosgenerales,decimosquesisetomaunaporcióndesueloseco,ésteofreceunaciertaresistenciaapartirse,cuandolohumedecemossefracturaycuandoseencuentramo-jadopuederesultarmoldeableymásomenospegajosoono.

1.Consistenciaenseco.Podemosutilizarlossiguientestérminos:sueltocuandoencontramossuelossinestructurayconunadébilretencióndelagua;blando,sisusagregadosserompenentrelosdedosysignificaqueelsueloestábienaireado,laretencióndelaguaengeneralesbuenaypuedeusarseparacultivo;ydurosilosagregadossondifícilesderomperconlamano,porloquelaaireaciónesescasaycondificultadesparacultivar.

2.Consistenciaenhúmedo.Elsuelopuedesersuelto,sielcomportamientoessemejanteal“sueloseco”;friable,sisedesmenuzaconfacilidadyensecopuedeserblandooalgoduro;firme,siesdifícildedesmenuzar,ensecoesdurosobretodosiexistenóxidosdehierroyaluminioydelosagentescementantes.

3.Consistenciaenmojado.Puedenexistirdosaspectos,laplasticidadylaadherencia,encier-tasocasionesestaúltimaseutilizaparaindicarsiexisteadherenciadelsueloalasmanosdelhombre;engeneralsonsuelosdurosypocofriables;cuandoseadhiereesporlapresenciadematerialmuyfinoyestoprovocaunaerosiónbastantealta.Cuandoserefiereaplasticidad,sedebealasencillezdesermoldeadoporlasmanos.

En química, catión es unionconcargapositivaque,enlaelectrólisis,sedirigealcátodo(polonegativo).

ElpHmidelaacidezoal-calinidaddeuncompuestoosolución.

Los suelos tixótropos son aquellos quesufrenmodificacionesdebidoalapresión;estetérminoestáasociadoalapresenciade alofanos,minerales típicos de suelosdesarrolladosdematerialderivadodece-nizasvolcánicascomoocurreenlaregióndeXalapa,Coatepec,Teocelo,Cosautlán,enloscualesdebidoaerupcionesvolcáni-casdelCofredePerote,existendepósitosdecenizavolcánica,derivansuelosquesecaracterizanporretenerdiversoselemen-toscomoelnitrógenoyelfósforo,peroalmismotiempoestacaracterísticafavorecealsueloalretenerdiversoscationes.

Podemosencontrarrevestimientos,loscualesdestacanportapizarlosagregadosoporosdelsueloyhayotrosquesonlosnódulos,loscualesseencuentranincrustadosenelsueloysonacumulacionesdematerialdebidasacambiosenelpHoconcentracióndesustancias.

Tambiénesnecesarioconsiderarlacementación,queeslacualidaddeunhorizontedesuelodeproducirrecristalizacióndesustanciassolubles,paraenglobarsuspartículas.

Otroaspectoimportanteparalainterpretacióndelsueloeslapedregosidad,lacualsedebealapresenciaoausenciadepiedrasenlosdiferenteshorizontes;éstaseconsideraendiferentestér-minosporabundancia,tamaño,forma,naturalezayniveldealteración,asícomolaexistenciadesalescomocarbonatosloscualessonfácilesdedeterminarmediantecualquierácido,comopuedeserellimón(ácidoascórbico)elcualprovocaráefervescenciaenelmaterial.

Ademásdelaestructura,otrorasgoimportanteeslacomposición,lacualsedaenvariasfases;laprimera es la sólida, la cual espermanente,distinguiéndosedos tiposdecomponentesofracciones:lamineralderivadadelmaterialmadreylaorgánicaquederivadelosrestosdeseresvivosquesondepositadosenlasuperficiedelsuelo.

Enelsueloseencuentranrestosdeorganismos,materialcaídodelosárbolesuotrasplantasqueconforman lamateriaorgánicadel suelo,ensumayoría sonhojasypequeños residuosvegetales que varían en cantidad dependiendo del lugar donde se encuentren; cuando estematerialiniciasudescomposiciónsedebealaaccióndealgunosmicroorganismosoaundemacroorganismosquelosconsumen,asícomodelaaccióndelclima.

Todomaterialorgánicoquedejadeformarpartedelovivo,iniciaelprocesodedescomposiciónprovocadopor los sistemas enzimáticosdelmismoorganismomuerto, ademásde servir comoalimentoaotrosorganismos;entreéstospredominanlosartrópodos,sobretodoinsectosquecum-pleneldoblepapeldedigerirlosrestosorgánicosydejarsusexcretas,lascualessirvendealimentoaloshongos,quesoncapacesderomperlasmoléculasdelignina,asícomoelataquedelasbacterias,

Figura 1.25Composicióndel

suelo.

Conocer el tamaño y laabundanciadelasraíces,nospermite saber la distribu-ción de las mismas y suprofundidad.

Las moléculas de ligninatienen peso molecular ele-vado, lo cual es resultadode la unión de ácidos conalcoholes.

Lignina. Sustanciaque seencuentra presente en lasparedes celulares de lostejidos leñosos de los ve-getalesconstituyendo25%delamadera.

34 UNIDAD I

queliberannitrógeno,sobretodoenformaamoniacalydespuésnítricalocualpermitelanutriciónfúngicapormediodeloshongosmicorrícicosloscualesseunenalasraícesdeárbolesenunasim-biosis(relacióndondeambosresultanbeneficiados).

Laslombricessonotroelementoimportanteparaelsuelo,yaquelomodificanalingerirloyposteriormentealdepositarsusdesechosenél,secombinanyproducenunmaterialbastantenutritivoparalasplantas.

I. Investigaquésignificanlostérminosamonificaciónynitrificación,cómoydóndeserealizan.

II. Investigaquéeslalombricompostaylacomposta,cómoserealizacadaunadeellasyquéusosselesda.

Despuésdeestudiarlafasesólida,tenemoslafaselíquidaomejorconocidacomo“aguaenelsuelo”,queprocedeprincipalmentedelaslluvias,ylacual,encontactoconlafasesólida,separaypropor-cionacomponentesmolecularesdegranrelevanciaenelcrecimientoydesarrollodelasplantas.

Podemosmedirlaentresvalores:capacidaddecampo,puntodemarchitamientopermanenteyaguaaprovechable.Estosvaloresnospermitenconocerlascaracterísticasdelaguaenelsueloysupotencialidadparalavida,detalformaqueelaguanecesariaparaunaplanta,grupodeplantasobosqueseríacomolomanifiestalafórmula:

PMP=CC–AA

Donde:

PMP=Puntodemarchitamientopermanente,cantidaddeaguanoutilizabledelsueloporlaplanta.

CC=Capacidaddecampoomáximacantidaddeaguaquepuedeabsorberelsuelo.

AA=Aguaaprovechableocantidaddeaguaquepuedeusarlaplanta.

Elaguaunidaalafasesólidadelsuelodependedelafuerzamatricial.Elcrecimientodelasraícesestásujetoaquelosmacroporosdelsuelopermitanlaaireacióndeellas,peroelaguanecesariaespocoapocoeliminadaoconsumidahastaelnuevoingresoporlluviaoriego.

Enelsuelotambiénesimportantelafasegaseosaoatmósferadelsuelo,compuestaporgasesparecidosalaireperoenproporcionesdiferentes;permitelarespiracióndelosorganismosdelsueloylasraícesdelasplantasyparticipaactivamenteenlosprocesosdeóxido-reducciónquesedesarrollanenelsuelo.

La nutrición fúngica se re-fierealtipodenutriciónquerealizanloshongos,organis-mossaprófitos.

Elintercambioconelentornoestambiénunprocesocomplejo,dadoquenosólosedaporsimpledifusión,sinoqueademásexistendentrodelsueloprocesosdealternanciastérmicasda-dasporloscambiosdedíaynochemodificandoelvolumengaseoso.Tambiénenlosperiodosdelluvialamayorpartedelaireenelsueloesdesplazadoynuevamenterecuperadoamedidaqueelaguaesconsumidaoabandonaelsueloparairaprofundidadesmayores.

LapresenciadealtascantidadesdeCO2enelsueloimplicaperiodosdemuchaactividaddeorganismosasícomotambiénlapresenciadedesechosdelosmismos.

Paraquelamateriaorgánicapuedaserconsumidaporlosvegetales,serequieresutransfor-mación,éstaseiniciaconladescomposicióndelamismaylosmecanismosparalograrlosonproporcionadosporbacterias,hongosyotrosorganismos,loscualesdenoexistirprovocaríanelacumulamientodelamateriaorgánica.Cuandolosorganismosdelsuelo,deacuerdoconsushábitos,procesanestamateria,enparticularlasbacteriasyhongos,transformanloscompo-nentesenelementosútilesalasplantas,mientrasotrosseencargandefragmentar,mezclarymodificarlamateriaorgánicaparafavorecersumineralización;tambiénexisteundeterminadonúmerodedepredadoresqueregulalaspoblacionesdeorganismos.

Losmilesdemillonesdemicroorganismosytodaclasedeorganismosquehabitanlossuelos,tie-nengranimportanciaparaelserhumanopuesnoconstituyenelementosinertes;losmodificanytransformanenfértiles,yaquelasplantassonincapacesdealimentarsedelosdesechosorgánicosasícomodelosrestosmineralesdelasrocas,necesitanlatransformaciónaformasinorgánicassolublesodisponiblesparaelconsumodeellas;porello,losorganismosdelsueloformanparteintegraldelmismoysonunfactorfundamentaleindispensableeneldesarrollodelavidaenelplaneta

Figura 1.26Organismosqueviven

enelsuelo.

36 UNIDAD I

Unejemploclaroeselqueocurreconelprocesodelnitrógenoenlarelaciónsuelo-planta;elmaterialvegetalesdescompuestoporhongoshastaobteneramonio,elcualesprocesadoporbacteriasdeltiponitrosomonasynitrosococcustransformándoloenNO2(nitrito)elcualestransformado por bacteriasnitrobacter hasta obtenerNO3(nitrato), formamineral que laplantaabsorbeyreducehastaobtenernuevamenteamonio.

Todoloanterior,provocaqueelsuelopresentereaccionesquímicasdeterminantesenlaexis-tenciadelosorganismosdetalformaquesonfactoresesencialesenladistribucióndelasdife-rentesespeciessobreelplaneta.

¿Cuálessonlosorganismosquevivencomúnmenteenlossuelos?

Existentrestipos:

• Megabiotas,comoserpientes,ratones,toposyconejos• Macrobiotas,comosoninvertebrados(hormigas,termitas,lombrices)• Microbiotas,quesonlosmásabundantesyseconformandemicrofloraymicrofauna

Incluimosenesteúltimogrupoa losmicroorganismosquefavorecenlaproducciónvegetalconasociacionessimbióticas,comolohacenlasbacteriasRhizobium yloshongosmicorrizas,quefuncionancomounaextensióndelasraícesdelasplantasincorporandoalasmismasele-mentoscomoelfósforo.

Elaguaesunfactorlimitante,muyimportanteenlavidadelosorganismosvivos;formapartede90a95%delosorganismosvegetalesyhasta70%delosorganismosanimales,comoelcasodelhombre.

Noexistiríaningúnorganismovivosinelagua,pero:¿cómosurgeelaguaenlaTierraycómoparticipaenlatramadelavida?

Lacortezaterrestreseencuentracubiertaendosterceraspartesporaguayelrestoderocasysuelosconzonasmontañosasvariables.

Enlaactualidadseplanteandosteoríassobrecómoseoriginóelaguaenlasuperficieterrestre,unadeellaseslateoríavolcánica,lacualexplicaqueelaguaseformóenelinteriordelatierra,dondeexistíanoxígenoehidrógeno,loscualesreaccionaronportemperaturascercanasalos527°Cformandomoléculasdeagua,lascualesjuntoconotrosmaterialesfueronexpulsadasporlosvolcanesalasuperficiedelatierraenformadevaporalaatmósferaprimitiva,dondenoexistíaoxígenomolecular;partedeestaaguaseenfrió,condensándoseparaformarelestadolíquidoysólidodelaguaqueactualmenteconocemos.

Nitrobacter.Tipodebacte-riaaerobiaqueenunecosis-tema, convierte los nitritosennitratos,menos perjudi-cialesparalasplantas.

EvidenciasrecientesexperimentalesdemuestranqueelaguaestápresenteenlaTierradesdehace3,800millonesdeaños.

Enfechasrecientessediscuteunanuevateoría,lacualsuponeunorigenextraterrestredelagua;estateoríapropuestaporTobias,MojzsisyScienceweek,esapoyadapornumerososestudiosrealizadosporlanasa,loscualesafirmanqueelaguallegóalaTierraenelinteriordemeteo-ritosorestosdecometasquealimpactarenlaTierralaliberaron;elproblemaesconocerdedóndeprovienenlosmeteoritosolosrestosdecometas.

EntremásnosalejamosdelSol,losasteroidespresentanmayorporcentajedeaguaensucom-posiciónyalgunosalcanzanhasta17%deaguaenformademineraleshidratados.

LoscometasqueprocedendelcinturóndeKuiper,másalládeNeptuno,puedenllegara50%demasahídrica.Sinembargo,cuantomáscercanosaMartemásrocosaeslacomposicióndelosasteroides,porloquesecreequetantolaTierracomoMarteseformarondemateriamuyseca.

Lacaídademeteoritosen laTierraproveyóconcentracionessignificativasdeotroselemen-tosymoléculasquímicasala“sopa”dondeseformaronmacromoléculasorgánicas.Algunoscomunicadosdecientíficosdelanasainformanrespectoadescubrimientosqueconstituyenlaprimeraevidenciasólidaparaestesuceso;porejemplo,elanálisisdelcometaS4linearhamostradosimilitudesentrelacomposiciónyestructuraquímicadeésteconelaguaqueexisteactualmenteenlosocéanosdelaTierra.

Apesardequeambasteoríassonmuydistintasytienenpocoencomún,ningunadeellasex-plicadeltodoelorigendelaguaenelplaneta;lavolcánicahabladeunaformaciónmasivadeaguaenelinteriordelaTierra,procesoquefuedesarrollándoseparalelamentealaformacióndelaatmósferaprimigenia,generadaporreaccionesquímicas.

Elacrónimodenasasigni-fica National Aeronauticsand Space Administration,queenespañolquieredecirAgenciaNacionaldeAero-náutica y AdministraciónEspacial.

Figura 1.27CinturóndeKuiper.

38 UNIDAD I

Porotrolado,sibienlapresenciadehieloenalgunosplanetas,lalunayalgunoscometasapoyalateoríaextraterrestre,losnivelesdexenónpresentesenlaatmósferaterrestresondiezvecesmayoresquelospresentesenloscometas,aunquesedebeconsiderarqueestavariaciónpuedeestarinfluen-ciadaporlascondicionesdegravedadenlaTierra,diferentesalasdeloscometas,yqueelxenón—comogasnoble—nosufrereaccionesquímicasynopuedeserfijadocomocompuesto.Enestecasola interpretacióndelacantidaddexenónpuedeserusadacomopruebatantoparaaceptarcomopararefutarlateoríaextraterrestre,dependiendodecómoseinterpretenestoshallazgos.

Lasconsideracionesanterioressugierenunorigenmixto,yquedanabiertaslaspuertasalplan-teamientodeotrasnuevasteorías.

Elaguaenlasuperficieterrestre,comoyaseindicó,correspondea75%deésta,lacualsedis-tribuyeenaguaoceánicayaguacontinental;laoceánicacorrespondea97.46%deltotal,enloscasquetespolaresyglaciares1.75%,elrestosedistribuyeentrelagos(0.012%),ríos(0.0002%),atmósfera(0.001%),humedaddelsuelo(16.5%)yseresvivos(0.0001%).

Elmovimientodelaguaen laTierraysubalance implicanuncambiocontinuodegrandesmasasdeaguadeunestadofísicoaotro,asícomosutransportedeunlugaraotro.Alosvolú-menesdeaguaquesondesplazadosdeundepósitoaotroenundeterminadotiempo(unaño)seconocecomobalancehídrico.

Laproporcióndeaguaqueseevaporaenlosmaresyocéanosesdeaproximadamente502,800km3;porotrolado,lacantidadqueprecipitaesmenorde458,000km3.Estosvolúmenesdeaguasemuevenporlaatmósferahastallegaraloscontinentes.

Figura 1.28Ciclohidrológico.

Unavezquellegaaloscontinentes,endondelaprecipitacióncorrespondeaunvolumende119,000km3ylaevaporaciónesde74,000km3; ladiferenciasedesplazaalolargodelcon-tinentehaciaelmaryunaciertaproporciónesretenidauntiempoporlosorganismosvivos,hastaquellegatambiénalmar,detalformaquelaevaporaciónylaprecipitacióndelaguaenelplanetasoniguales;duranteeltiempoquetardaenllegaralmar,elaguaesresponsabledemodificacionesfisiográficasdelasuperficieterrestre.

Puestoquelacantidadglobaldeaguanovaríasedicequeelbalanceestáenequilibrioypuededarsedemaneraindefinida.

Apesardequeseestádesplazandocontinuamentedeunreceptáculoaotroycomolosvolúmenesdeéstossonmuydistintos,elaguapermaneceencadaunodeellosuntiempodeterminado.

Eltiempodeestanciaotiempomediodeunamoléculadeaguaenunreceptáculonospermiteconocereltiempoqueseríanecesariopararenovareltotaldelaguacontenidaencadaunodeestosdepósitos.

Latemperaturaesunelementoquetambiénlimitalapresenciadepoblacionesycomunidadesdeplantas;bajocondicionesdeunaprecipitaciónde1000mmomássepresentanzonasbos-cosas,peroeltipodebosque(abetos,pinos,etc.)estásujetoalatemperatura.

Losárbolesquetienenuncambioestacionaldehojas,soportantemperaturasbajocero,perosusestacionesdecrecimientodebensermáslargas,esporestoqueespeciesdeciduasseen-cuentranenlatitudestempladas,dondeexisteunaprecipitaciónadecuada.

Finalmente,existenlosárbolesmesofilosqueliteralmentesignifican“dehojaancha”yquesonsiempreverdes,loscualesnotoleranbajastemperaturasysuéxitoestábasadoenestacionesdecrecimientocontinuo.

Enundesiertocalienteencontramosespeciesmuydiferentesalasqueseencuentranenunde-siertofrío;sinembargo,lasáreasdondelaprecipitaciónnoseamayora250mm,seránlugaresdondehabrápocasespeciesqueseantolerantesalasequía.

Latemperaturaejerceunaimportanteinfluenciaenlaevaporacióndeagua,haciendoqueesteprocesodeevaporaciónseamásrápidoatemperaturasaltas;portanto,enlaszonasdetransiciónentredesiertosypastizales,ydeéstosabosques,existennivelesmásaltosdeprecipitaciónqueenlaszonasfrías.

Enlaszonaspolares,cadaveranoocurreundescongelamientodelacapamássuperficial,perodebajodeestasuperficieseencuentraelpermafrost,capaqueevitaquelasconíferasydemásárbolespropiosdeestaszonaspuedanextendersehaciaelnorte,permitiendoúnicamenteelcrecimientodepequeñasplantasenloquesedenominalatundra.

Investigalasespeciesmásrepresentativasdelasdiferentesaltitudesytemperaturaspresentadas.Buscalasexistentesennuestroestadoycoméntalasenclasecontumaestro.

Deciduas. Especies arbó-reas que poseen hojas quecaducan o cambian cadatemporada.

Elpluviómetroeselapara-toconelquesemidelapre-cipitacióndelagua,yéstasecalcula midiendo la canti-daddeaguaquecae sobreunmetro cuadrado de su-perficiedurante24horasyexpresandoesacantidadenlitrospormetrocuadrado.

Elprincipiodelosfactoreslimitantesaplicatambiénencasosdetemperatura.

40 UNIDAD I

1.2.2 Factores bióticos

Seconsideranfactoresambientalesbióticosalasinteraccionesentrelosseresvivosqueprovocanalteracionesenlabiologíaolaconductadelosindividuosqueseencuentranendeterminadazona.

Engeneral,losfactoresbióticosseclasificanen:relacionesintraespecíficaseinterespecíficas.

Lasrelacionesintraespecíficassedividenendos:

1. Competenciaintraespecífica.Cuandolosanimalesdeunaespecieutilizanlosmismosrecur-soscomoagua,oxígeno,salesminerales,presas,etcétera.

2. Asociacionesintraespecíficas.Losseresvivosobtienengrandesbeneficioscuandointegranuna sociedad: defensa contra los depredadores; cooperación para obtener alimento, asícomoelcuidadoconjuntodeladescendencia.Algunosson:

• Colonial,enlacuallosindividuosquedesciendendeunprogenitorpermanecenunidostodasuexistencia;ejemplo,lospólipos.

• Familiar,constituidaporindividuosemparentadosentresí,comoenelcasodelasavesylosmamíferos.

Loscloroplastosseencuen-tranúnicamenteenlascélu-lasvegetalesyestánubicadosdentrodelcitoplasma.

Figura 1.29Asociaciones.

• Gregaria,formadaporindividuosquenoestánemparentadosdemaneradirectayqueseunenparaobtenerunbeneficiomutuo;ejemplo,mamíferosenmanadas;

• Estatal,integradaporindividuosquepresentansociedadesconjerarquíasydistribucióndeltrabajo;ejemplos,hormigas,abejasytermitas.

Lasrelacionesinterespecíficassedividenendos:

1. Competenciainterespecífica.Competenciaquetienelugarcuandoorganismosdediferentesespeciesusanunmismorecursolimitado;porejemplo,unlagodondetodoslosorganismosdedicholugarbeben.

2. Relacionesinterespecíficas.Lasquemantienenindividuosdediferentesespecies.Enlama-yoríadeloscasosesdeíndolealimentaria;ejemplo,lasquesedanentreloscarnívorosyloscarroñeros.

Algunosejemplosrelacionadosconlaobtencióndealimentoson:

• Depredación,queeslarelaciónenlaqueunorganismo,eldepredador,sealimentadeotroorganismovivoyéstemuere.

• Ramoneadores,organismosqueatacanaungrannúmerodepresasalolargodesuvidaperonoacabanconlavidadesupresa.

• Parasitismo,dondeelparásitoviveenelhospedador,obteniendodeélalimentoyhospedaje.

Existenotrasrelacionesquesedanentrelosorganismos,lascualesnosondetipoalimentario,sinoquecumplenotrasfuncionescomo:

• Mutualismo,asociaciónentreorganismosdeespeciesdiferentesquereportabeneficiosaam-bosasociados;ejemplo,elrinocerontequetieneinsectosenlapiel,yelpájaroquesealimentadelosinsectos.Elavesealimentayelrinoceronteseliberadeparásitos.

• Amensalismo,lacualsedaporexistentecuandounaespeciecompitecontraotrayunadeellasesganadora,perosinrecibirningúndaño.Porejemplo,lacompetenciaporluzentredosespeciescomoelPino spyelQuercus sp.enunbosque,dondeelprimeroleganaalsegundolaluzalcrecerrápidamenteensusprimerasetapasdevida.

• Simbiosis,queesunavariedaddelmutualismoenlaqueentrelasdosespeciesasociadasexisteunarelaciónpermanentedemaneraqueformauntodoorgánico;porejemplo,lasfloresylasabejasdurantelapolinización.Lasfloreslogransureproducciónylasabejasobtienenalimento.

• Comensalismoyelinquilinismo,unaespeciesebeneficiaylaotrapermaneceindiferente,estoocurreenespeciesdepecespequeñas,quesealimentandelosrestosdecomidaqueseencuen-tranatoradosenlosdientesdepecesmásgrandes,peronoesobligado;elpezgrandepuedevivirsinlanecesidaddequelospequeñoslelimpienlosdientes.

Investigamásejemplosdecadaunadelasrelacionesquesedanentrelosseresvivos.Expónlasenclase.

42 UNIDAD I

Deacuerdoconeltipodeactividadesquedesarrollan,losorganismosseclasificanenproductores,esdecir,queelaboransupropioalimentoapartirdesustanciasinorgánicasyquesedenominanautótrofos;ylosconsumidores,nopuedenproducirsualimentoyquienestomanlosnutrientesdelosproductores;sellamanheterótrofos.

Losorganismosrepresentativosdelosautótrofossonlosvegetales,loscualesrealizanunprocesollamadofotosíntesis,dondeseutilizalaluzsolarcomoenergíaenpresenciadeaguaydióxidodecarbonoparaobteneralimentosquenutranalasplantas.Dichoprocesoserealizaenunaestructuradenominadacloroplasto,ycomoresultadoseobtienenglucosayoxígeno.

Losheterótrofossedividenen:

• Consumidoresprimariosoherbívoros,organismosquesealimentandeproductores• Consumidoressecundariosocarnívoros,quesealimentandeconsumidoresprimarios• Consumidoresterciariosocarnívorossecundarios,quesealimentandelacarroña• Descomponedoresodesintegradores,loscualessenutrendelosorganismosmuertosolosdesechosdeéstos,loscualesliberanciertoselementosqueposteriormentesonutilizadosporlosautrótofos.Aquíencontramosalosmicroorganismoscomolosprotozooarios,loshongosylasbacterias.

I. Conlainformacióndada,realizaundibujodonderepresentesunacadenatróficayejemplosdecadaunodeloseslabonesquelaintegran.

II. Investigacuálessonlosorganismosqueproducenlamayorcantidaddeoxígenoenelplaneta.¿Porquéseencuentranenpeligrodedesaparecerydequémanerapodríastúsolucionarlo?

Figura 1.30Fotosíntesis.

La fotosíntesis es el fenó-menomás importante rea-lizadoporlosproductores,ya que se encuentran aliniciodelaredalimenticia,esdecir,sinoexistieraesteproceso,ningunodenoso-trosexistiría.

1.3 POBLACIÓN

Porpoblaciónseentiendealconjuntodeorganismosdelamismaespeciequeseencuentraenunlugardeterminadocompartiendorasgossimilares,porejemplo,alimentación,vivienda,etc.,queposeenunaaltatasadereproducciónyrequerimientossimilaresparalasupervivencia,utilizandounespaciodiversoparadisponerderecursos.

Lascaracterísticasquedefinenaunapoblaciónsonelefectoresultantede la interaccióndeelementosintrínsecos,delaecologíaensíyextrínsecosdelmedioenquehabitan.

Laspropiedadesbiológicasdeloselementosintrínsecosserefierenalresultadodelaexpresióndelosgenescompartidosporlosintegrantesdelapoblación,estosignificaquelosindividuospuedentenerpreferenciasdeparejaohábitat;ytambiénparaprotegersecontrapeligros,man-teniendolaindividualidadcooperando,eintegrandounapoblacióncompitiendo.

Losfactoresextrínsecos,sinembargo,sonengranmedidaresponsablesdelascaracterísticasdeunapoblación,representandolasvariacionesentredimensionesespacialesytemporales.

Tambiénsedebeconsiderarqueexisteunadimensiónalternaytemporal,estudiadaenladiná-micadepoblaciones,dondeseanaliza:

• Esperanzadevida • Variaciónpoblacional• Estructurasocial• Interaccionesindividuo-individuooindividuo-ambiente

Estascaracterísticasnospermitenconoceraldetalleloqueocurredentroyfueradeunapobla-ción.Sinembargo,existenotraspropiedadesquedefinenalapoblación:

Eltamaño,seentenderíacomoelnúmerooporcentajedepoblaciónenunespacioytiempodeter-minadoquetienelafinalidaddeexpresarlacantidaddeindividuosysurelaciónconelambiente.

Loanteriorsirveparaconocer ladistribuciónde lapoblación,mostrando,porunaparte, lapresiónsobrelosrecursosnaturalesy,porlaotra,lavulnerabilidaddelapoblaciónalosefectosdeloscambiosclimáticosprovocadospordiversosfactores.

Existentrestiposdedistribuciones:

Distribuciónaleatoria (cuadroA), lacual implicaqueexiste lamismaprobabilidaddehallarindividuosencualquierpuntodelespacioestudiado.

Distribuciónuniforme(cuadroB),queinfierequelasdistanciasqueexistenentrelosindividuossoncasilasmismasdentrodelapoblación.

44 UNIDAD I

Distribuciónagregada(cuadroC),enlacuallosorganismosseagrupan,dejandoporcionesdeespaciodesocupadas.

Estosconceptossonmásfácilmenteaplicablescuandosehabladeorganismossésilescomolasplantas.

Ladensidadsedefinecomoelnúmerode individuosporunidaddevolumenoáreadondeocurren.

Paraentendermejorestadefinición,podemosverejemplosenelsiguientecuadro:

Diatomeas 5millonesdeindividuos/m3

Artrópodos 500milindividuos/m2

Árboles 0.0486individuos/m2

Tasa de natalidad, lacualdaelpromedioanualdenacimientosdeorganismosenciertolugar.Sueleserelfactordecisivoparadeterminarlatasadecrecimientodelapoblación.Dependedevarios factores,principalmentedelnivelde fertilidadyde la estructuraporedadesde lapoblación.

Tasa de mortalidadeselnúmerodedefuncionesdeungrupodeterminadodeorganismosenunperiododado;sepuedenclasificarcuandolosorganismosestánenfermos,deedadavanzada,machosohembras,etcétera.

Unamigraciónescualquierdesplazamientodeorganismosdesulugardeorigenaotrodestino,cambiandoderesidenciademaneramomentáneapordiferentesrazones:alimentación,protección,cambiodeestaciones,etcétera.

Elcrecimientopoblacionalesunfenómenobiológicoligadoalacapacidadreproductivadelosseresvivos.Sevaaencontrarlimitadapordiferentesfactorescomosoncarenciadealimento,aumentodedepredadores,temperaturasadversas,entreotros.

Sésiles.Organismosconpocoonulomovimiento.

Figura 1.31Distribuciónalea-toria,uniformeyagregada.

Elanimalque realiza lami-gración más grande es unave llamada Charrán delÁrtico(Sterna paradisaea),via-jando una trayectoria anualde35,000km(idayregreso),casi la circunferencia de laTierra.

Figura 1.32Sterna paradisaea.Avemigratoria.

Buscaunejemplodecadaunadelaspropiedadesquedefinenalaspoblacionesydibújalo.Compárteloscontuscompañerosdeclase.

Construccióndeunatabladevidayanálisisdelcrecimientopoblacional

Objetivo.Porequipos,construirunatabladevidaparaunsectorpoblacionaldellugardondevives.

Procedimiento

Realizarvisitasdeobservaciónalosdiferentescementeriosdetulocalidad.Observarfechasdenacimientoydemuerte.Inferirelsexoylaedad.Construirlatablaapartirdelaclasificacióndelosgruposdeedades,loscualesdeberánsernumerados:grupo1de0a4años,grupo2de5a9años,etcétera.

Resultados

Analizaaquégrupodepropiedadespertenecen.¿Soncaracterísticasintrínsecasoextrínsecas?¿Porqué?¿Conquéotraspropiedadespuedesrelacionartusresultados?Conestosdatos,presentaconclusionesygraficalosresultadosparapresentarlosenclase.

Crecimiento poblacional

Eselcambiodelapoblaciónenunciertotiempo,ysecuantificacomoelcambio(au-mentoodecrecimiento)delnúmerodeindividuosqueformanunapoblación,endeter-minadotiempo.

Lasfasesdelcrecimientopoblacionalestándadasporfactoresexternos,comosemencionó,perotambiénporfactoresinternos,comopuedenserenfermedadespropiasdelasespecies.

Laspoblacionespuedenpresentarcrecimientosdedosformas:

Crecimiento exponencial,enelcuallosorganismoscrecenennúmerodeformaaceleradaenuntiempodeterminadoaloesperado,graciasalaabundanciadeotrosfactoresquedichapoblaciónusaparasusupervivencia,comopuedeseralimento,recursosnaturalesyviviendas.(VerFig.1.33a).

Crecimiento logístico o sigmoidal,dondelaspoblacionesqueaumentanrápidamentesunú-mero,sevuelventannumerosasquelleganfinalmenteaunestadodeequilibrio.Estosignificaunbalanceentrelatasadenacimientosylatasadedefuncioneso,elporcentajedeobtencióndealimentosylatasaderecuperacióndelecosistemaparapoderpropor-cionarmás.(VerFig.1.33b).

46 UNIDAD I

Factores limitantes: competencia y depredación

Dosdelosfactoresquelimitanelcrecimientodeunapoblaciónsonlacompetenciaylade-predación.

Competencia esuntipoderelaciónecológica,entrevariosindividuosdelamismaodis-tintasespecies,perodelmismoniveltrófico,dondeelalimentopuedeserelmismo.Portanto,larelaciónsepresentacuandoexisteunanecesidaddeunrecursodeusocomún.

Depredacióncomprendelapresenciadeunorganismodeunaespeciequesedenominapresa,lacualmuereparaalimentaraotroorganismodeunaespeciedistinta,quesellamadepredador.

Figura 1.33 a y bCrecimientoexpo-nencialycrecimientologístico.

Laspoblacionesnaturalesmanifiestanciertaestabilidadcuandoelpotencialbióticoescontroladoporfactoresambientaleslimitantes(espacioyalimento).

Laestabilidadenlaspoblacionesestáreguladatantoporfactoresdecarácterintrínsecoasícomofactoresextrínsecos,loquepermiteunaestabilidaddelasmismas;lasprimerasson:lacompeten-ciaentrelosindividuos,yaseaporelalimentooelespacio,densidad,natalidad,mortalidadyenlassegundasporlosfactoresambientalescomoelclima,latemperaturayelagua.

1.4 COMUNIDAD

Elmedioenelquesedesarrollanlosorganismossedenominahábitat,estetérminocorrespon-dedemaneramássimplealespacioqueocupaunapoblaciónogrupodeindividuosdeunaespecie;serefiereallugardondedesarrollansuvida.

Eltérminohábitatcambiaabiotopocuandohablamosdeunacomunidad;esdecir,estamosha-blandodemuchoshábitatsendondesedesarrollandiferentesindividuosypoblaciones.

Biotopoesunconceptoquenospermitedefinirelespaciofísicodondecoexistendiversaspoblaciones,yquelesofrecelascondicionesparaeldesarrollodesuexistencia.

Podemossepararloentresconceptos:edafotopoalreferirnosalsustrato;climatopoencuantoalascaracterísticasclimáticasehidrotopoalconsiderarlosfactoreshidrográficos.

Loanteriorcorrespondealhechodequemuchaspoblacionesnoestánaisladas,sinoqueenocasionescompartenunmismoambienteyestableceninteraccionesinterespecíficas.

Enel temaanteriorexplicamosvariasdeellas,quesonestablecidasporpoblaciones, comosimbiosis,mutualismo,parasitismo,etcétera.

Figura 1.34Conjuntodepobla-cionesinteractuando.

Biocenosis.

48 UNIDAD I

1.4.1 Definición

Laspoblacionesnosepresentanaisladasenelambiente,sinojuntoconotrasconlasqueinte-ractúanconstituyendoloquesedenominacomunidades.

Esdecir,lascomunidadescomprendentodaslaspoblacionesdeorganismosquehabitanunambientecomúnyqueinteractúanentresí.

Estasinteraccionessonlasfuerzasprincipalesdelaselecciónnatural,entremásgrandeseaelespacioqueocupanymayorelnúmerodepoblacionesesposibleunamáslargacoexistencia;otracondicióndelascomunidadesesqueseencuentranencontinuocambiodetalformaquesongruposdinámicosdeorganismos.

Generalmentelosorganismosquecaracterizanunacomunidadsonlasplantasydependiendodeladiversidadycantidaddeellaspodrádesarrollarseotravariedadycantidaddeanimales.

Enlosambientesnaturalesesposibleencontrarvariascomunidades,unejemploclarodeellosonlosmares,yaqueenlasuperficiepodemosubicarcomunidades,asícomoenlosfondospedregosos o arenosos, también encontramos comunidades en los desiertos, los campos yhastaenlaszonaspolares.

Comunidadeselconjuntodeespeciesopoblacionesqueconvivenenunlugarytiempodeterminados.

Unaspectopocotratadoenlosdiversoslibrosdeecologíaeselhechodequedosescuelassonlasquenoshanaportadoinformaciónsobrelaorganizacióndelavidaenelplaneta;enAmé-ricalostrabajosdeClements,GleasonyOdumsobreecologíavegetal,desde1912,manejanelconceptodecomunidadcomoelconjuntodepoblaciones;porotrolado,MöebiusenEuropadesde1877,ensustrabajosdebiologíamarinalopresentacomobiocenosisosenodelavida,alconjuntodepoblacionesqueinteractúanentresí.

1.4.2 Estructura de la comunidad

En lascomunidadesencontramosgrandiversidaddepoblacionesysiempre tendremosunacomolamásabundante,siendoéstaladominanteylaqueensíntesisleimparteelnombrea

lacomunidad;comoejemplotenemoselbosquedeencinos(Quercus sp.),dondeelencinoeslaplantadominante.

Podemosencontrarcomunidadesgrandesopequeñas,enestesentidolasmayoresoconmuchaspoblacionestienenunama-yorposibilidaddegenerarunaorganizaciónque lespermiteunaexistenciademayortiempocomocomunidad,porsudi-versidadypuntodeestabilidad, aunque loanterior implique

Figura 1.35Depredadorcomien-dosupresa.

mayorcomplejidad;adiferenciadelasmenores,enlascualeslaspocasespeciesopoblacionesexistentesimpliquenundesarrolloevolutivomenordelasmismas.

Otroaspectoaconsiderarsonlosprocesosevolutivosdelascomunidades,queocurrenporlain-teracciónqueseestableceentrelasdiferentespoblacionesyaquesitenemosencuenta,porejem-plo,lostérminos“depredador-presa”entoncespodemosconocerelfuncionamientodeellas.

Dentrodelascomunidadesocurrendiversoseventosqueexplicanelcomportamientodelasmismas, algunosdeellos fueronexplicadosen la secciónde factoresbióticos, sinembargo,existenotroscomoladiversidaddeespeciesylariquezadelasmismas.

Ladiversidaddeespeciesobiodiversidadsepuedeexpresarcomoalfa,betaogamma,yéstaspuedenserdeterminadasmediantelasecuacionesdelosíndicesdediversidad,comoseveenlasiguientefigura:

• Alfa.Riquezaespecíficadeunacomunidadlocal• Beta.Cambiodecomposiciónespecíficaalolargodeungradienteambientalogeográfico.Diversidaddehábitats.

• Gamma.Riquezaespecíficadeunaregiónocontinente

Estabiodiversidadseencuentra siempreenunflujoconstantedeenergíaciclada,elcual sepresentaacontinuación.

1.4.3 Flujo de energía

Comoseexplicó,existenniveles tróficosquepermitenque laenergía lumínicacapturadaporlasplantasytransformadaenenergíaquímica,fluyaentrelosdemásorganismosquehabitanlaTierra.

Elprocesoserealizamediantelafotosíntesis,lacualproporcionaesaenergíaparamanteneralasespeciesheterótrofas.

Tabla 1.3Ecuacionespara

determinaríndicesdebiodiversidad.

50 UNIDAD I

Considerenunbosque,enelcualaúnexistenco-nejos, ratones,serpientes,águilas; si recordamoscuál es la tramade lavida enestos lugares, en-toncespodríamosencontrarquelosconejossonlos principales depredadores de las plantas; sinembargo,auncuandoexistan losconejosenes-tos lugares, lasplantasnoseacaban,podríamospensarqueseencuentranengrancantidadoquesereproducenrápidamente,locualnoescierto,yaquealigualquelosconejosyratones,tenemosserpientesyéstasdepredanalosconejosyrato-

nespero,almismotiempolaságuilasconsumenserpientes,detalmaneraqueseestableceunvínculoalimenticioentre:

Plantas——ratonesyconejos——serpientes——águilas

Encuantoalaextensión,lascomunidadespuedensercomounlago,undesniveldeunrío,unbosquedeencinos,unarrecifedecorales,dondesedancondicionesquedefinenestetipodecomunidad.

Nichosepuededefinircomoelpapelquedesempeñaunaespecieenlacomunidad;demaneratécnicapodemosdecirqueelnichoeslafunciónqueocupaunaespecieenunacomunidadounecosistema.

Lascomunidadesdebentenercontinuidadeneltiempo,esdecir,laspoblacionesquelascompo-nenvaríanencantidaddeindividuos,estosedebeaqueexistecompetenciaporelalimentoyelespacio,lograndosobrevivirlosmásadaptadosalascondicionesambientales.

Cuandounacomunidadseintegra(deacuerdoconlaexpresadoenlasecciónanterior),sabemosquedebetenerorganismosautótrofos,heterótrofosensusdiferentesnivelesydescomponedores,todosellosdebenreorganizarseconelobjetodepresentarciertaestabilidadencuantoalnúmerodeindividuosopotencialbiótico,esdecir,cuandonosepresentauncrecimientonetodebiomasaenlaspoblacionesoproductividadbiótica,lascualesseencuentranbiendesarrolladasyporlotantomadurasyorganizadas,cuandounacomunidadalcanzaestegradodedesarrollodecimosqueesunacomunidadclímax;ejemplosclarosdeestegradodedesarrollosonlosbosquesylasselvas,lascualessevenalteradaspordestruccióndesuscomponentesporelhombre.

Lascomunidadesquealcanzansuestabilidadestánsujetasacambiosporaccióndelhombreouncambioenelambiente;cuandoestoocurrelacomunidadiniciaunareorganizacióndelases-peciesafectadasbuscandorestaurardenuevosuestabilidad,estolopuedelograrproduciendomásorganismosdelapoblaciónafectadaosielcambioesdemasiadoextremo,entoncesotrasespeciesocuparánelnichodelaespecieafectada.

Estosmecanismosquefavorecenlaestabilidaddelascomunidadesylosecosistemassepuedenreduciralosllamadosmecanismoshomeostáticos,loscualesconsistenen:

Figura 1.36Lasespeciesheteró-trofasobtienenener-gíadelafotosíntesis.

Homeostasisoretroalimentaciónposi-tiva,cuandounaespecieAfavoreceeldesarrollodelaespecieB,silaprimeraespecie aumenta sucantidadentoncesla especie B aumentará su número;comoejemplopodemosanalizarlare-lación simbiótica de la bacteriaRhizo-bium sp.yelfrijol(Phaseolus vulgaris);siseincrementalaproduccióndelabacteriasefavorecerálaformacióndebiomasaenlasplantasdefrijol.

Homeostasisoretroalimentaciónnega-tiva,cuandounaespecieAconsumealaespecieB;siestaespecieBesunpastoylaespecieAfueunconejointroduci-doeneselugar,ésteconsumirápastodemaneraabundantehastaquealversere-ducidoyexistafaltadealimentoparaelconejoéstetendráunareducciónensupoblaciónporfaltadealimento.

Otro concepto importante en la explicacióndel comportamiento de las comunidades es lasucesiónecológica;términoutilizadoparaexplicarloscambiosquesepresentanenunacomu-nidadounecosistemaatravésdeltiempo;estoscambiossepresentandelasiguientemanera:despuésdeunaerupciónvolcánicayqueelmaterialmagmáticoseenfría,apareceunaseriedeorganismoscolonizadorescomobacteriasylíquenes,loscualesinicianladegradacióndelma-terialrocoso,favoreciendolapresenciadeotrotipodeorganismoscomosonlasbriofitasyloshongosoriginandolaformaciónyestructuracióndelsueloenelmaterialmagmático,paraqueposteriormentesedesarrollenhierbas,arbustosyárboles,parafinalizarconelbosqueoselvaqueconocemos;aestoseleconocecomosucesiónprimaria.

Elprocesoanteriorseharealizadoalolargodemillonesdeañosyasíobservamosunagranva-riedaddecomunidadesennuestroplaneta;sinembargo,enciertosperiodosdeespacio-tiempo,estascomunidadessevensujetasalaaccióndefactoresambientalesexternosquepuedenafec-tardeunamaneradestructivalasproporcionesdeindividuosenlaspoblaciones,asícomotambiénfactoresinternos;cuandounacomunidadoecosistemaesdestruidaofuertementeafectadaodaña-da,entoncesempiezanallegarnuevasespeciesqueocupanloshuecosdejadosporlasanterioreshastavolveraalcanzarlaestabilidad;aestoseleconocecomosucesiónsecundaria.

Figura 1.37Retroalimentaciónpositivaynegativa.

52 UNIDAD I

1.5 ECOSISTEMA

1.5.1 Definición

Unecosistemaesunacomunidaddeespeciesqueinteractúanentresíyconloselemen-tosquímicosyfísicosqueconstituyensuambiente.

Elecosistemafuncionacomounareddinámicadeinteraccionesbiológicas,químicasyfísicasquesustentanunacomunidad,permitiendocambiosenlascondicionesambientales.Comoenlacomunidad,eltamañodeunecosistemaesvariableysedefineentérminosdeloquesedeseaestudiar.Todoslosecosistemasensuconjuntoconstituyenlaecosfera.

Unecosistemaqueesunsistemaecológico,presentavariostiposdefronterassiloapreciamosdesdeelpuntodevistatermodinámico;unaesdiatérmica,lacualpermiteelflujodeenergíaentreelecosistemaocomunidadyelentorno;laadiabática,lacualsólopermiteintercambiomecánicoyporúltimolaaislante,quenopermiteintercambioentreelsistemayelentorno.

Losecosistemassedefinenregularmentecomosistemasabiertos(diatérmicos)porqueinter-cambianenergíaconotroscercanosyconelentornoengeneral;esosignificaqueexisteunacontinuacorrientedecaptaciónypérdidadesustancias,energíayorganismos.Suscomponen-tescaracterísticosseagrupanendos:elabióticoyelbiótico,términosqueyaestudiamos.

Investigaacercadelassecuoyasydelárboldeltule.¿Cuáleshansidosusestrategiasdesupervivencia?Repórtaloatuprofesor.

1.5.2 Flujo de materia y energía (ciclos biogeoquímicos)

Losnutrientes,sustanciasesencialesparalavida,soncicladosenlabiósferadesdetiemposre-motosenlosciclosbiogeoquímicos.Enestosciclos,losnutrientessemuevendesdeelambien-teatravésdelosorganismos,yluegosonregresadosalmedio.Todossonimpulsados,directaoindirectamente,porlaenergíadelsolylagravedad.

Existentrestiposdeciclosbiogeoquímicosqueseencuentraninterconectados:

• Ciclos gaseosos, los nutrientes se encuentran circulandoprincipalmente en la atmósferaylosorganismosvivos.Enéstos,loselementossereciclanrápidamenteendíasoinclusohoras.Losprincipalessonlosdelcarbono,nitrógenoyoxígeno.

• Ciclossedimentarios,losnutrientescirculanentrelacortezaterrestre(suelo,rocaseinclusi-veelfondomarino),lahidrosferaylosorganismosvivos.Loselementosnosereciclantanrápidamentecomoenlosciclosgaseosos.

• Ciclohidrológico,elaguacirculaentreelocéano,elaire,latierraylosorganismosvivos.ÉsteeselcicloquedistribuyeelcalordelsolenlasuperficiedelaTierra.

Entrelosciclosgaseosos,eldelcarbonoesunodelosmásimportantesyaqueeselelementofundamentaldeloscarbohidratos,grasas,proteínas,losácidosnucleicosyotroscompuestosorgánicosnecesariosparalavida.Esteciclosebasaeneldióxidodecarbonodisueltoenlaatmósferayenelaguaparacompletarse.

Losproductores(esdecir,losorganismosqueseencuentranenlabasedelapirámidetrófica),absorbeneldióxidodecarbonodelaatmósferaodelagua,yutilizanlafotosíntesisparacon-vertirelcarbonodelCO2enelelementoprincipaldecompuestosorgánicoscomolaglucosa.Luego,lascélulasdelosproductoresqueconsumenoxígenoydelosconsumidoresefectúanlarespiraciónaeróbica,enlaquesedescomponelaglucosayotroscompuestosorgánicoscom-plejos,yoxidaelcarbonodenuevoadióxidodecarbonoenlaatmósferayelagua.

Paravisualizarlo,podemosimaginarquecadaaño,lamitaddelcarbonoqueentraenlaatmós-feraenformadeCO2estomadoporlosproductoresdelosmaresyocéanos.

Loanteriorquedamejorexpresadoenlasiguientefigura:

Partedelcarbonodelatierraesretenidoensusprofundidadesduranteperiodoslargoscomoconstituyentede loscombustiblesfósiles(petróleo,gasycarbón),hastaquesonextraídosyliberadosalaatmósferaenformadeCO2,aligualqueelqueesliberadodelaserupcionesydelarespiraciónaeróbica.

GranpartedelCO2sedisuelveenelagua,proveyendodecarbonoquepermitelaformacióndeconchasyesqueletosdeorganismosmarinosquevandesdelosmáspequeñosprotozoarios,hastalosgrandescorales.Almorirestosorganismos,susrestossedepositanenelfondodelle-chomarinoysevandescomponiendopocoapoco,liberandonuevamenteelCO2alaatmósfera,reincorporándosealciclo.

Elciclodelnitrógenoesunodeloselementosmásabundantesyaquelatroposferaseencuentraintegradaen78%deesteelementoyloencontramosformandopartedelosácidosnucleicos.

Figura 1.38Ciclodelcarbono.

54 UNIDAD I

Sinembargo,ensuformapura(N2),noesposibleutilizarlodirectamentecomonutrienteporlasplantasolosanimalesgrandes.Portanto,estegasesconvertidoencompuestossolublesenaguaquecontienenionesnitrato(NO3

-)eionesamonio(NH4+),loscualespuedenserabsorbi-

dosporlasraícesdelasplantas,formandopartedelciclodelnitrógeno.

Lafijacióndelnitrógenoparalasplantasesrealizadaprincipalmenteporciertasbacteriasqueha-bitanenelaguaysuelo.UntipodebacteriaqueviveenlasraícesdelasplantasesRhizobium,éstaformanódulosyseencuentraprincipalmenteenleguminosascomoelfrijolyenlostréboles.

Lailuminacióntieneunpapelfundamentalenelciclamientodeesteelemento,alhacerquere-accionejuntoconeloxígenodelaatmósferaformandoóxidonítrico(NO),elcualasuvezsevuelveacombinarconeloxígenodelaatmósferaconstituyendodióxidodenitrógeno(NO2),quereaccionaconelvapordeaguayvuelvealatierraenformadeácidonítricodisueltoenagua.Deestamanera,lasplantasylosanimalesobtienenelnitrógenocomoalimento.Poste-riormente,cuandoelnitrógenoharealizadosufunciónenorganismosvivos,esliberadoalaatmósferaporotrasbacteriasparainiciarnuevamenteelciclo.

Entrelosciclossedimentariosencontramoseldelfósforo.Esunelementoesencialdelasplan-tasydelosanimales.Ennuestrascélulas,elfósforoseencuentraintegrandoeladn,ademásdelatp,moléculafundamentalparalarespiracióncelularyelalmacenamientodeenergía;tambiénlohallamosformandohuesosydientes.

Elciclodelfósforoseefectúadesdelautilizacióndelosdepósitosdefosfatoentierraysedi-mentosenlosmares,hastalosorganismosvivosydespuésderegresoalatierra.Sinembargo,esunprocesolentoquerequieremillonesdeaños,enelquenoexisteintervenciónimportantedebacteriasparaelreciclajedeesteelemento.Noesmuysolubleenaguayseencuentraenpocasclasesderocas,portanto,puedeserconsideradocomounfactorlimitanteparaelcreci-mientodeplantasensuelosyenecosistemasacuáticos.

Figura 1.39Ciclodelnitrógeno.

Lasmicorrizassonelresul-tado de la simbiosis entreunhongoylasraícesdeunaplanta. Laplanta sebene-ficia recibiendo nutrientesmineralesyaguadelhongoy,esteasuvez,obtienevi-taminas y otros nutrientesqueélnopuedesintetizar.

Ciclo hidrológico. También conocido como ci-clodelagua,conelquenosencontramosmásfamiliarizados. Este ciclo colecta, purifica ydistribuyelacantidadfijadeaguaennuestroplaneta,recordandoqueelaguaquebebemosencasa,es lamismaque losdinosauriosbe-bíanenelpasado,ylamismaqueenfriabaelplanetacuandoésteseformó.

Se encuentra enlazado con otros ciclos bio-geoquímicosentodoslosniveles,yaqueelagua,alserelsolventeuniversalymediodetransportedelosnutrientes,permiteelmovimientodentroyfueradelosecosistemasyorganismos.

Elaguaestransformadacontinuamentegraciasalaenergíaradiante,enviadaporelsol,yalagravedad,quehacequecambiedeestadofísicotodoeltiempo,desplazándolaconstantemente.

Losprocesosmásimportantesdelaguason:

Evaporación,queeselprocesodetransformacióndelaguadeestadolíquidoagaseoso.

Condensación,dondeocurreelprocesoinversoalaevaporación,esdecir,delestadogaseososeconviertealíquido.

Figura 1.40Diagramasimpli-ficadodelciclodel

fósforosedimentario.

Figura 1.41Ciclohidrológico.

56 UNIDAD I

Transpiración,procesodondeelagualíquidaesabsorbidaporlasraícesdelasplantasypasaatravésdelosestomasuotraspartesparaevaporarseenlaatmósfera.

Precipitación,loqueconocemoscomolacaídadeaguaysusvariantesdependiendolatempe-raturayotrosfactores:lluvia,rocío,aguanieve,granizoynieve.

Yescurrimiento,queeselaguaqueregresaalmarparainiciarnuevamenteelciclo.En algunos casos, los nutrientes pueden ser transportados cuando se disuelven en el agua.Otrossonarrastradosporelflujodelagua.

Investigaquéotrosciclosbiogeoquímicosexistenyexplícalos.Dibujaunecosistemaeindicalapresenciadecadaunodelosciclosqueencontrasteeincluyelospresentadosenestelibro.

1.6 BIOSFERA

Sepiensaquehace4mil500millonesdeaños,condicionesyreaccionesfísico-químicasennuestroplaneta(queyahasvistoanalizadasentuscursospasadosdebiología),lograrongene-rarunionesdeciertoselementosycompuestosqueeventualmenteformaronlavida.

Aúnexistenpropuestasdecómopudooriginarseelfenómenodelavida;sinembargo,existevidaentodoelplanetaydediferentesformas,tamaños,coloresyentodosloslugaresconoci-dosysinconocer.Estasespeciesdiferentesformanlascomunidades,lascuales,incluyéndonos,encuentranunlugarparavivir:labiosfera,quesignificalaesferadelavida.

1.6.1 Definición

Labiosfera esunsistemaqueabarcalaexistenciaydesarrollodetodoslosseresvivosennuestroplanetayloshábitatsdondecompletansusciclosdevida.

Conestopodemosdecirquetodoslosnivelesdeorganizaciónvistosenestaprimeraunidadseencuentranrelacionadosyqueelnivelsuperioresocupadoporlabiosfera.

Estetérminoincluyetodoslosseresvivosqueseencuentranenlaatmósfera,lahidrosferaylageosfera.Laatmósferayahasidorevisadaenestaunidad,porloqueseñalaremosúnicamentelomásrelevante:

Constituidaporunamezcladegasesendondeelprincipalquepermitelavidaenelplanetaeseloxígeno,asícomootrosgasesquesondetiporesidual,comoeldióxidodecarbono,elcualesundesechode lamayoríade losorganismos,queesaprovechadopor lasplantasparaproducirnutrientesyoxígeno,entreotros.

Existencincocapasenlaatmósfera:troposfera,mesosfera,estratosferaeionosfera,cadaunadeellasconungrosordi-ferenteycuyacomposiciónvaríadependiendolaalturaenlaqueseencuentresobrelasuperficie.

Posteriormenteseencuentralageosfera,lacualeslasegun-dacapadespuésdelaatmósferaquecubrealplaneta;tieneungrosordemásde6milkilómetrosyloqueconocemoscomosuelo,únicamentesonlos80centímetrossuperiores.Laausenciadeorganismosolapresenciadelosmismos,asícomoelclimayrocas,determinanlostiposdesuelosqueexisten,comoyalovimosenestaunidad.

Finalmenteestálahidrosfera,lacualeslaterceraenvolturadel planeta y lamás diversa en organismos de laTierra;lapresenciadesalenelaguaysunivelpermitedistinguirentreaguassaladasyaguasdulces.Lasaguasdulcessonlasqueseutilizanparariego,usohumanoe industrial,aunqueungranporcentajedeéstasseencuentraconcentradoen loscasquetespolares.

1.6.2 La Tierra como un todo

Elplanetatierraesnuestrohogar,muestraunasuperficieazuldesdeelespacioymanchasblan-casquesonlasnubes.Tambiéneselúnicodelosplanetasdelsistemasolarqueposeevidaytodaslascondicionesquevimosduranteestaunidad.

Carta de la Tierra, unesco, 2004

“Lahumanidadespartedeunvastouniversoevolutivo.LaTierra,nuestrohogar,estávivaconunacomunidadsingulardevida.Lasfuerzasdelanaturalezapromuevenaquelaexistenciaseaunaaven-turaexigenteeincierta,perolaTierrahabrindadolascondicionesesencialesparalaevolucióndelavida.Lacapacidadderecuperacióndelacomunidaddevidayelbienestardelahumanidaddependendelapreservacióndeunabiosferasaludable,contodossussistemasecoló-gicos,unaricavariedaddeplantasyanimales,tierrasfér-tiles,aguaspurasyairelimpio.Elambienteglobal,consusrecursosfinitos,esunapreocupacióncomúnparatodoslospueblos.Laproteccióndelavitalidad,ladiver-sidadylabellezadelaTierraesundebersagrado.”

“EstamosenunmomentocríticodelahistoriadelaTierra,enelcuallahumanidaddebeelegirsufutu-

Figura 1.42Biosfera.

Figura 1.43PlanetaTierra.

58 UNIDAD I

ro.Amedidaqueelmundosevuelvecadavezmásinterdependienteyfrágil,elfuturodepara,a la vez, grandes riesgos y grandes promesas.Paraseguiradelante,debemosreconocerqueenmediode lamagníficadiversidaddeculturasyformasdevida,somosunasolafamiliahumanayunasolacomunidadterrestreconundestinocomún.Debemosunirnosparacrearunasocie-dadglobalsosteniblefundadaenelrespetohacialanaturaleza,losderechoshumanosuniversales,la justiciaeconómicayunaculturadepaz.En

tornoaestefin,esimperativoquenosotros,lospueblosdelaTierra,declaremosnuestraresponsa-bilidadunoshaciaotros,hacialagrancomunidaddelavidayhacialasgeneracionesfuturas.”

FragmentodeCartadelaTierra(unesco,2004).

BuscaenlaInternetlaCartadelaTierrayléelacompleta.Anotaentulibretaloqueteparezcamásrele-vanteydiscútelocontuscompañerosdeequipo.EnplenoconelgruporedactenunaCartadelaTierraytratendepresentarlaasuescuelahaciendoperiódicosmuralesocharlas.

1. Eslacomunidadyelambientefísicoenunaregión,dondeseintercambiamateriayenergía. a) Territorio b) Hábitat c) Nichoecológico d) Ecosistema

2. Pesosecototaldelosorganismosqueocupanunhábitatdeterminado: a) Productividadsecundaria b) Productividadprimaria c) Biomasa d) Biota

3. Sonespeciesquehanevolucionadoendiferentesregionesgeográficas,bajocondicionesambientalessimilaresyporlotantoocupannichosmuysimilares:

a) Ecotipos b) Razasgeográficas c) Especiesalopátricas d) Especiessimpátricas

4. Relaciónquesepresentacuandodosespeciesutilizanlosmismosrecursosuotrasvariablesambientales: a) Protocooperación b) Competenciaintraespecífica c) Mutualismo d) Competenciainterespecífica

5. Patróndedispersiónespacialquepuedeencontrarseendondeelambienteesmuyhomogéneo: a) Agregado b) Emigración c) Uniforme d) Alazar

Figura 1.44ZonaarrecifaldelaisladeCozumel,QuintanaRoo.

6. Secuenciacaracterísticadecomunidades,productodelasucesiónecológica: a) Ecotono b) Clímax c) Sere d) Ecotipo

7. Términoqueserefierealaenergíatotalfijadaenlafotosíntesis: a) Productividadprimaria b) Productividadprimarianeta c) Productividadprimariabruta d) Productividadsecundaria

8. Sonunejemplodecomensalismo: a) Abejas-plantasfanerógamas b) Garrapata-perro c) Rémora-tiburón d) Virus-bacterias

9. Relaciónqueproporcionabeneficioaambaspoblaciones: a) Competencia b) Mutualismo c) Amensalismo d) Neutralismo

10.Biomamásgrandedondeserealizalamayorpartedelprocesofotosintético. a)Selvatropical b)Tundra c)Mar d)Bosquecaducifoleo

11.Estánconsideradoscomolosprincipalesresponsablesdelalluviaácida: a) Óxidosdeazufreynitrógeno b)Monóxidoysulfuros c) Plomoymercurio d)Compuestosorgánicos

12.Sonejemplosdesimbiosisobligada. a) Gato-ratón b) Hombre-piojo c) Termitas-protozoarios d) Cultivos-plagas

13.Latransferenciadeenergíaatravésdelosecosistemasterrestrespuedeserrepresentadapormediodelaspirámidesalimenticias.¿Cuáldelassiguientesaseveracionesescorrecta?

a)Laeficienciaecológicaesmuyaltaparalosconsumidoresterciariosycuaternarios. b)Cercade10%delaenergíadeunniveltróficoesincorporadoenbiomasaenelsiguientenivel c) Cercade10%delaenergíadisponibledecadaniveltróficosepierdeenformadecalorenla

respiracióncelular d) Sólo25%delaenergíadeunniveltróficopasaalsiguientenivel

14.Latasadecrecimientodeunapoblaciónpuedeestardescritaconlaecuaciónlogísticadecrecimientosiguiente:dN/dt=rN(K-N)/K.Enestaecuación,Neselnúmerodeindividuos,reslatasarelativaintrísecadecrecimientoyKeslacapacidaddecarga.Deacuerdoconestaecuaciónelequilibriodelapoblaciónconrespectoasunúmerodeindividuosestádeterminadopor:

a)r b)K c)NyK d)ryK

60 UNIDAD I

15.Factormásimportantequeregulalamigración: a) Cambioenelpromediodelatemperaturadelaire b) Cambioenladuracióndeldía c) Reduccióndealimentodisponible d) Incrementoenlapresióndelosdepredadores

16.Cicloenelqueocurrelafijacióndelprincipalelementoconstituyentedeproteínasyácidosnucleicos: a) Ciclodelagua b) Ciclodelfósforo c) Ciclodelcarbono d) Ciclodelnitrógeno

17.Incrementalatendenciadedispersiónpositivadeunapoblación: a) Lacondiciónquepuedecausaraltamortalidad b) Cambiosmuyfrecuentesenloshábitats c) Unbajoniveldenatalidad d) Disponibilidaddehábitatsadecuados

18.Paraqueocurraelcrecimientoexponencial,esnecesarioque: a)Nohayamortalidad b)Nohayalímitesindependientesdeladensidad c)Elíndicedenatalidadsuperedemaneraconsistenteelíndicedemortalidad d)Unaespeciesereproduzcaconmucharapidez e)Lasespeciesseanuninvasorexóticoenunecosistema

19.¿Cuáldelossiguientesfactoreseselquemáscontribuyeenlaactualidadaldecrecimientodelapo-blaciónhumanadentrodelestadodeVeracruz?

a)Lasconsecuenciasdel“babyboom” b)Lainmigración c)Uníndicedenatalidadsuperioralafnr d)Elíndicepromediodenacimientos e)Laemigración.

20.¿Cuáleseltipomáscomúndedistribuciónespacial? a)Logística b)Uniforme c)Aleatoria d)Exponencial e)Hacinada

21.¿Cuálcontinentetieneelíndicemásaltodecrecimientodemográfico? a)Américadelnorte b)África c)Asia d)Australia e)AméricadelSur

22.Elprocesobiológicomedianteelcualelcarbonoregresaasureservaes: a)Fotosíntesis b)Desnitrificación c)Desaminación d)Glicólisis e)Respiracióncelular23.Cuandounaviudanegrasecomeasupareja,¿cuáleselniveltróficomásbajoquepodríaestar

ocupando: a)Eltercerniveltrófico b)Elprimerniveltrófico c)Elsegundoniveltrófico d)Elcuartoniveltrófico e)Elquintoniveltrófico

Ligas recomendadas como apoyo en la Internet

http://www.natureduca.com/cienc_indice.phphttp://www.natureduca.com/cienc_gen_factabioticos1.phphttp://www.scribd.com/doc/16264305/comunidad-biologicahttp://www.eoearth.org/article/Community_ecologyhttp://las5rs.jimdo.com/2-2-consecuencias-del-impacto-ambiental/

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