ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE

Ecología y Medio Ambiente. Programa desarrollado.

Bloque I: Aplica los conocimientos básicos de la Ecología.

1.1 Reconoce el concepto de Ecología y educación ambiental.

Ecología. (Según Ernst Haeckel, 1834-1919). “El conjunto de conocimientos referentes a la economía de la naturaleza; la investigación de todas las relaciones del animal tanto con su medio inorgánico, como orgánico, incluyendo sobre todo su relación amistosa y hostil con aquellos animales y plantas con los que se relaciona directa o indirectamente”.

      Según Eugene P. Odum (1913-2002), considerado el padre de la ecología moderna, menciona que la palabra Ecología proviene de dos vocablos griegos: oikos (casa) y logos (tratado o estudio), es decir, “el estudio del lugar donde se habita”, y la define de forma más amplia como “el estudio de la estructura y función de la naturaleza”.

Educación ambiental. Proceso continuo que busca formar una cultura ecológica en la sociedad para llevar a cabo acciones concretas para la conservación del ambiente.

Objetivos de la educación ambiental:

1. Identificar los problemas ambientales.
2. Concientizar acerca de las consecuencias resultantes del deterioro ambiental.
3. Participar en su solución con acciones de mejoramiento, protección y/o conservación, a través de proyectos o programas destinados a solucionar problemas ambientales.

Ambiente. Conjunto de factores físicos, químicos (abióticos) y biológicos (bióticos) que interactúan entre sí; el cual es el objeto de la ecología.

1.2 Reconoce las ciencias que se relacionan con la Ecología.

      La ecología se considera una ciencia holística e interdisciplinaria. Holística porque integra todos los conocimientos de las ramas de la biología como la botánica, zoología, fisiología, microbiología, citología, anatomía, embriología, genética, histología entre otras. Interdisciplinaria porque requiere del auxilio de diversas ciencias como la física, química, matemáticas, geografía, sociología, economía, ingeniería, entre otras.

      Se puede mencionar el cultivo de truchas y como intervienen con otras ciencias para su establecimiento, crecimiento, reproducción, salubridad, alimentación, comercialización, manejo de gastos, etc.

Tarea: En su cuaderno pegar alguna nota periodística en la que se relacione la ecología con otras ciencias.

1.3Reconoce y describe los factores bióticos y abióticos del ambiente.

Clasificación de los factores bióticos según la función que desempeñan en el medio ambiente.

      A la función que desempeña cada organismo se le llama “nicho ecológico” y está relacionada con el lugar donde vive o “hábitat”.

Tarea: Mencionar cómo influyen los factores ambientales en su vida diaria y cómo se pueden reducir sus efectos negativos.

1.4 Identifica las características básicas de la población (densidad, natalidad, mortalidad, distribución espacial, entre otras). Así como los tipos de crecimiento y regulación poblacional.

Población. Grupo de organismos de la misma especie que se reproducen entre sí y que conviven en el mismo espacio.

      El estudio de los organismos en la naturaleza se hace, casi siempre, en grupos. En ecología, uno de esos grupos fundamentales es la población. Aún cuando los organismos son los que presentan cambios evolutivos, de manera individual, nacen y mueren en tanto que la población presenta cierta continuidad, convirtiéndose así en la unidad real de evolución por ser la depositaria de un conjunto de genes que a través de la reproducción es compartido por los individuos que la constituyen.

Características de la población.

      Como grupo la población tiene características diferentes a las de sus miembros individuales; entre estas están:

• Densidad
• Distribución espacial
• Natalidad                                     Dinámica poblacional
• Mortalidad
• Migración

Densidad.

      Es el número de individuos por unidad de área. La importancia de la densidad radica en que su tamaño afecta la capacidad de sobrevivencia de la población.

      En poblaciones pequeñas puede haber cruzamientos entre individuos genéticamente cercanos, lo que llevaría a una disminución en la diversidad genética o a la producción de individuos malformados o débiles con menos capacidad de adaptación al medio ambiente y por consiguiente, a la desaparición de la población.

      En poblaciones grandes, la competencia por los diferentes recursos (alimento, espacio, pareja, etc.), la actividad de los predadores, las enfermedades, el parasitismo, conduce a una disminución en el tamaño de la población. Una alta densidad puede propiciar que los individuos sean más susceptibles a las enfermedades, incrementando el riesgo de una disminución drástica de la misma; pero por otro lado, puede significar protección para algunos de sus integrantes por la seguridad que implica lo numeroso de la población (manadas de herbívoros o en los cardúmenes de peces) y una medida del éxito de la misma.

Distribución espacial.

      El patrón de densidad espacial describe la organización en una ubicación o sitio específico de los organismos en el territorio, es decir, la manera en que lo ocupan. Las principales causas que determinan el tipo de distribución en una población son:

• La búsqueda de alimentos.
• Atracción social.
• Reacciones de competencia.
• Procesos de reproducción.

Tipos de distribución en las poblaciones:

1. Uniforme.
2. Agregados.
3. Al azar.

Distribución uniforme. Patrón regular como en zonas de cultivo. Puede presentarse donde la dispersión de recursos es escasa o donde los miembros de la población obtienen alguna ventaja de su espacio regular.

Distribución en agregados. Los individuos tienden a formar grupos, como en especies territoriales como mandriles, leones, flamingos, etc.; y en especies que son plaga como langostas y ratas, entre otras.

Distribución al azar. Una de sus causas es la poca tendencia a la agregación de sus individuos y se distribuyen de manera irregular. Se presenta cuando el medio es homogéneo, con recursos disponibles en toda su área; también se presenta en poblaciones de baja densidad o en peligro de extinción (jaguares, tigres, venados cola blanca).

Natalidad, mortalidad, migración.

      La natalidad, mortalidad y la migración regulan a una población, ya que están interrelacionados. Pueden provocar cambios en la densidad de población y modificar el ambiente.

Natalidad. Propiedad que implica el aumento en términos porcentuales de la población, es decir, la generación de nuevos individuos producto de la reproducción sexual o asexual por unidad de tiempo.

      La natalidad puede ser absoluta o máxima y real o ecológica. La máxima es la que casi nunca se alcanza porque la producción máxima de los individuos es teórica. La real o ecológica, es la producción de nuevos individuos en condiciones ambientales normales.

      La natalidad se expresa como un índice o tasa de incremento por nacimientos. Puede ser porcentual o bruta, según se calcule con base en 100 o en 1000 individuos, respectivamente. Puede calcularse con la siguiente fórmula:

Mortalidad. Número de individuos de una población que muere por unidad de tiempo. El ritmo de fallecimiento que más se observa en una población natural no es la mortalidad que se presenta en condiciones ambientales favorables, cuando los organismos fallecen por envejecimiento, sino aquel donde la muerte se presenta por determinadas causas del medio, como la depredación, accidentes o la competencia. Puede calcularse con la siguiente fórmula:

      Con la tasa de natalidad y mortalidad puede calcularse la tasa de sobrevivencia; que representa el número real de individuos en un área determinada.

Migración. Es el desplazamiento de una población de organismos, más allá del área que normalmente ocupa. Se conoce como inmigración a los movimientos de entrada al centro de la población, y emigración a los de salida. Se calcula con la siguiente fórmula:

      Si el número de inmigración supera al de emigración, la tasa neta de migración tiene un valor positivo; en caso contrario, el valor es negativo.

Dinámica poblacional. Se le llama así a los diversos cambios que sufre una población y que están regulados por factores como densidad, natalidad, mortalidad, migración y distribución espacial.

Estructura de edades de una población.

      Todas las poblaciones se identifican en tres etapas relacionadas con la reproducción (clasificación dada por Bodenhelmer, 1938):

• Pre-reproductiva.
• Reproductiva
• Post-reproductiva

Pre-reproductiva. Se encuentran individuos infértiles, recién nacidos o jóvenes (poblaciones jóvenes).

Reproductiva. Individuos fértiles.

Post-reproductiva. Representada por individuos viejos; ya no presentan células reproductivas (gametos).

Pirámides de estructura poblacional.

      Se identifican como: progresiva, regresiva, acampanada.

Progresiva. La mayor densidad de individuos está en edad pre-reproductiva (India, México).

Regresiva. Es más ancha en el centro que en las partes superior e inferior. La mayor población la constituyen los adultos (en proceso de envejecimiento).

Acampanada. Es una población estable. La proporción de jóvenes y adultos es similar.

Tarea: representar la estructura piramidal poblacional de México y contestar ejercicio del libro en página 18.

Tasa de crecimiento poblacional.

      Se le llama así al incremento en el número de individuos de una población, en un determinado tiempo.

En ausencia de migración tenemos que:

Tasa de crecimiento poblacional = Tasa de natalidad - Tasa de mortalidad

Con presencia de migración tenemos que:

Factores que favorecen el crecimiento de una población.

Factores que limitan el crecimiento de una población.

Interacción entre los organismos en la naturaleza.

Por lo general se mencionan cuatro tipos de interacción:

1) Mutualismo        2) Comensalismo       3) Depredación         4) Competencia

Mutualismo. Las especies que se asocian se ven beneficiadas. Ejemplo: bacterias en el estómago de las reses que les permiten digerir la celulosa del pasto a la vez que ellas reciben un medio adecuado para desarrollarse.

Comensalismo. Una de las poblaciones se beneficia y la otra resulta inafectada. Ejemplo: cangrejos ermitaños en las conchas desechadas por caracoles.

Depredación. Una especie ataca y mata a la otra. Ejemplo: león-gacela, conejo-pasto, parásito-huésped.

Competencia. Dos especies compiten por el mismo recurso y las dos resultan dañadas. Ejemplo: alce-liebre por pasto en invierno. Existen dos tipos de competencia:

Potencial biótico.

      Es la capacidad máxima de reproducción en condiciones óptimas, es decir, número de crías que tiene cada hembra fecundada en condiciones ideales.

Fertilidad. Capacidad de producir gametos y que potencialmente pueden tener crías.

Fecundidad. Está relacionada con la natalidad y se refiere al número de crías que en promedio tiene una hembra en edad fértil.

Tarea: mediante una tabla comparativa describir la relación entre los factores que favorecen e inhiben el crecimiento poblacional (ejercicio de p. 20 del libro).

Resistencia ambiental.

      Está definida por el conjunto de factores que inhiben el crecimiento de una población y controlan su densidad, pudiendo ser intrínsecos y extrínsecos.

Factores intrínsecos. En poblaciones elevadas, la tasa de mortalidad también es elevada por la competencia de los recursos.

Factores extrínsecos. Son elementos externos a la población que causan mortalidad o inhiben la reproducción. Ejemplo: sequías, inundaciones, incendios, heladas, etc.

Modelos de crecimiento poblacional.

      El crecimiento de una población consiste en el incremento o el decremento del número de individuos de una población. Está determinado por la interacción entre su capacidad máxima reproductiva (potencial biótico) y los factores ambientales (bióticos y abióticos) que impiden que ésta se alcance (resistencia ambiental).

      El tamaño límite o la densidad máxima de la población que puede ser soportada por el medio se denomina capacidad de sostenimiento o capacidad de carga.

      En las poblaciones encontramos dos tipos distintos de patrones de crecimiento: el exponencial o curva “ȷ” y; el logístico, logarítmico sigmoideo o curva “S”.

Crecimiento exponencial. Es común en poblaciones que llegan a un nuevo lugar y encuentran las condiciones óptimas para reproducirse. Aumentan la resistencia ambiental e incrementan rápidamente su densidad, en la última fase de la curva se presenta una disminución vertiginosa del número de individuos. Esto último en virtud de que no existe de forma natural un medio con recursos ilimitados y condiciones permanentes. Se presenta en poblaciones que son plaga, algas, bacterias, roedores, peces, plantas anuales, y el ser humano.

Número de

Individuos                   2ª. Fase logarítmica               3ª. Declinación

                                   1ª. Fase de adaptación

Tiempo

      El crecimiento exponencial de la población humana es un indicio de que no basta con disminuir la tasa de natalidad, sino que también debemos considerar su relación con la tasa de mortalidad. Si bien es cierto que en el orden mundial han descendido ambas tasas, la tasa de mortalidad lo ha hecho de una manera más notoria y esto nos dice, en parte, porqué continúa adelante el crecimiento poblacional.

6,973 millones de Habitantes en el 2011

Crecimiento sigmoideo. Se presenta en poblaciones que llegan a habitar un nuevo lugar y pasan por un periodo de adaptación, su natalidad es baja y los ciclos reproductivos largos. No les afecta drásticamente la resistencia ambiental, de forma que llegan a su máxima densidad o capacidad de carga y mantienen una densidad poco cambiante. La mayoría de los mamíferos de tamaño grande y moderado y las plantas de vida larga presentan este tipo de crecimiento. El crecimiento sigmoideo presenta las siguientes fases:

1. Fase de adaptación.
2. Crecimiento.
3. Equilibrio.
4. Máxima densidad.
5. Densidad con pocos cambios.

                                                                                                   Fases distintivas

                     Capacidad de carga -----4-------------5-------       Fase de Equilibrio

                                                             ----------------------

Número de                                    3                                       Fase Logarítmica

Individuos

                                          2     --------------------------------

1                                                                                                          Fase Demorada o inicial

                                            Tiempo

1.5 Identifica las características básicas de una comunidad (diversidad, abundancia, dominancia y estratificación) así como las relaciones tróficas que existen entre las poblaciones que la conforman.

Comunidad. Es el conjunto de poblaciones que interactúan en un área determinada y establecen entre ellas relaciones de interdependencia e interacción. La comunidad está integrada por:

• El biotopo. Factores físicos y químicos. Parte inerte del ecosistema.
• La biocenosis. Parte viva del ecosistema.

       Las comunidades son de diferentes tamaños, desde la que existe en un tronco podrido de un árbol, hasta la de todo un bosque. Por su tamaño las comunidades pueden ser:

• Mayores. Son independientes de las entradas y salidas de las comunidades adyacentes, siempre que reciban energía solar desde fuera.
• Menores. Dependen en mayor o menor grado, de las comunidades vecinas.

Las comunidades muy grandes se designan como biomas. Así por ejemplo, se tiene el bioma de pastizal, desierto, bosque templado, bioma marino, entre otros.

Características de las comunidades.

      Al igual que las poblaciones, las comunidades poseen un conjunto de características que las diferencian y adquieren significado sólo en este nivel.

1. Diversidad de especies.
2. Abundancia.
3. Dominancia o predominio.
4. Estratificación.

Diversidad. Se refiere a la presencia conjunta de varias especies, tanto vegetales como animales. Las diferencias entre la diversidad de un lugar a otro son su localización geográfica y el clima predominante. A medida que nos alejamos del ecuador, se observa una disminución paulatina en la diversidad de especies. Las selvas tropicales y los arrecifes coralinos son las zonas de mayor diversidad en los ambientes terrestres y acuáticos respectivamente.

Abundancia. Es el número de individuos que hay de cada especie en una comunidad. Un porcentaje relativamente pequeño del total de las especies suele estar representado por grandes cantidades de individuos de una sola especie; en tanto que un porcentaje elevado del total de las especies está representado por pocos individuos.

Dominancia. De la gran variedad de especies presentes, sólo unas cuantas ejercen un control importante, ya sea por el número de sus individuos, su tamaño o sus actividades. Los dominantes ecológicos son las especies que, por ser las responsables del control del flujo de la energía, determinan en gran medida las condiciones bajo las cuales crecen las demás especies.              

      Por regla general, los dominantes ecológicos son los que presentan la mayor productividad, en sus respectivos niveles tróficos.

Estratificación. Las formas de crecimiento y la separación espacial entre sus organismos determinan lo que se conoce como estratificación.

Estructura de las comunidades.

      La manera en que las comunidades están organizadas define su estructura, pudiendo ser su estratificación de manera vertical (formando capas) o de manera horizontal. Los organismos de la comunidad también se pueden separar de manera temporal por medio de patrones diarios, lunares y estacionales.

Estratificación vertical.

      En ella pueden observarse  varios niveles o estratos: inferior, medio y superior.

• Estrato inferior. Plantas rastreras y herbáceas no leñosas; también es llamado regenerativo por la capa de humus que se encuentra y es donde se descompone la materia orgánica.
• Estrato medio. Conformado por vegetación de tamaño medio como árboles jóvenes y arbustos.
• Estrato superior. Formado por árboles más altos que forman el dosel.

      Según el tipo de bosque varía el número de capas existentes. Los bosques tropicales son los más estratificados y los de coníferas los menos.

      La estratificación de la vegetación implica también la estratificación de la temperatura, luz y humedad, y por ello cada estrato es adecuado para organismos particulares.

      En comunidades acuáticas, la estratificación está determinada principalmente por la profundidad del agua, la penetración de la luz, temperatura y la salinidad. Una comunidad oceánica presenta los siguientes estratos: superficial, eufótico y afótico.

Superficial. Formado por organismos del plancton (organismos macroscópicos que flotan en aguas saladas o dulces) como protozoarios, medusas, algas microscópicas.

Eufótico. Comprende la zona iluminada por la luz solar (100 – 200 m de profundidad). Se encuentran los organismos nadadores (necton) como peces y algunos mamíferos (ballenas, delfines).

Afótico. Se caracteriza por la ausencia de luz y su profundidad alcanza los 2,000 metros, ausencia de fotosíntesis, peces muy dispersos y de formas extrañas, algunos presentan fenómenos de bioluminiscencia que contribuyen a su visión en esas profundidades.

Pelágico: Se aplica a la zona del mar que comprende prácticamente su totalidad, a excepción del fondo y las orillas. Se aplica al animal u organismo que vive en esta zona del mar: el plancton es un organismo pelágico.

Nerítico: zona marina situada por encima de la plataforma continental, sin contacto con el litoral y con una profundidad máxima de 200 m; es la zona más rica en especies animales.

Estratificación horizontal.

      Este tipo de estratificación se da debido a cambios en el relieve, la altitud y la latitud. Es muy notoria alrededor de cuerpos de agua como estanques, ciénegas, ríos y oasis, y está determinada por la necesidad de diferentes cantidades de agua por parte de las plantas.

      Por lo general, las comunidades se mezclan entre sí de forma que no es fácil delimitar donde empieza una y donde termina la otra.

Ecotono. Se le llama así a las áreas donde se mezclan (en transición) dos o más comunidades ecológicas. Ejemplos de ecotonos son el área entre el bosque y una pradera, y la playa que separa una comunidad marina y una terrestre.

Relaciones tróficas.

      En las comunidades, cuando dos especies interactúan pueden beneficiarse, dañarse o no afectarse entre sí, estableciendo una relación. Las relaciones que se establecen entre dos especies son la competencia, depredación, parasitismo, mutualismo, comensalismo y amensalismo.

Competencia. Cuando dos especies utilizan los mismos recursos limitados como alimento, luz solar, nutrientes; una de ellas finalmente es desplazada por la otra especie (leones y chitas por la misma presa).

Depredación. En esta relación tenemos presas y depredadores. Las presas siempre sirven como un recurso de sobrevivencia del depredador. Al aumentar los depredadores, disminuyen las presas, provocando con esto que los depredadores disminuyan por la escasez de alimento (conejo – águila- hombre).

Parasitismo. Relación de dos organismos de diferente especie que viven juntos y uno de ellos (el parásito) es beneficiado mientras el otro (huésped) se ve perjudicado. En esta relación, es difícil que el parásito mate al huésped ya que significaría perder su medio de supervivencia. El hombre es huésped de parásitos como las lombrices intestinales, protozoarios, piojos, ácaros.

Mutualismo. Ambas especies se benefician de la relación y son dependientes una de la otra para la supervivencia (hongos y algas que forman el liquen; hongos y raíces de árboles).

Comensalismo. En esta relación, una de las poblaciones se beneficia (el comensal) en tanto que la otra no resulta afectada (tiburón – rémora).

Amensalismo. Cuando una población inhibe el crecimiento o supervivencia de la otra (amensal). El hongo penicillium secreta un antibiótico que inhibe el crecimiento de varias especies de bacterias. En los bosques, los árboles de mayor altura impiden el paso de la luz y las plantas debajo de ellos reciben menos luz, inhibiendo su desarrollo.