Ciclos Biogeoquímicos
En contraste con la energía de la luz solar, los
nutrientes no descienden sobre la Tierra en un flujo continuo. Los nutrientes
son elementos y pequeñas moléculas que forman los bloques constructores
químicos de la vida. Algunos llamados macronutrientes, a estos los requieren
los organismos en grandes cantidades; algunos de ellos son agua, carbono,
hidrógeno, oxigeno, nitrógeno, fósforo, azufre y calcio. Los micronutrientes,
incluidos el zinc, molibdeno, hierro, selenio y yodo, sólo se requieren en
pequeñas cantidades. Los ciclos de nutrientes también llamado ciclos
biogeoquímicos, describen las rutas que siguen estas sustancias conforme se
mueven desde las porciones abióticas de los ecosistemas a través de las
comunidades y de vuelta a los sitios de almacenamiento no vivos.
1.1 Patrones y Tipos Básicos
de Ciclos Biogeoquímicos
Las principales fuentes de almacenamiento de los
nutrientes se llaman depósitos, y casi siempre están en el ambiente no vivo o
abiótico.
1.2 Ciclos Gaseosos
Son aquellos en los cuales los nutrientes circulan
principalmente entre la atmósfera y los organismos vivos. En estos ciclos los
elementos son reciclados rápidamente, con frecuencia en horas o días. El
carbono, oxigeno y nitrógeno son elementos que tienen ciclos gaseosos, o sea
que su reservorio es la atmósfera.
Ciclo del Carbono
Las cadenas de
átomos de carbono forman el armazón de todas las moléculas orgánicas, los
bloques constructores de la vida. El ciclo del carbono describe el movimiento
del carbono desde sus principales depósitos a corto plazo en la atmósfera y los
océanos, a través de los productores y hacia los cuerpos de los consumidores y
detritófagos, y luego de vuelta nuevamente a sus depósitos. El carbono entra en
la comunidad viviente cuando los productores capturan dióxido de carbono (CO2)
durante la fotosíntesis. En tierra, los organismos fotosintéticos adquieren CO2 de la atmósfera,
donde representa 0.038% de todos los gases atmosféricos. Los productores
acuáticos como el fitoplancton obtienen el CO2 (que necesitan para
la fotosíntesis) del agua, donde está disuelto.
Los productores
regresan parte del CO2 a la atmósfera o agua durante la respiración
celular, e incorporan el resto en sus cuerpos. La quema de bosques regresa
dióxido de carbono desde estos productores de vuelta a la atmósfera. Cuando los
consumidores primarios comen productores, adquieren el carbono almacenado en
los tejidos de los productores. Como ocurre con los productores, dichos
herbívoros y los organismos en los niveles tróficos superiores que los consumen
liberan CO2 la respiración, excretan compuestos de carbono en sus
heces y almacenan en resto en sus tejidos. Todos los seres vivientes
eventualmente mueren, y sus cuerpos se descomponen con ayuda de los
detritófagos y los saprófitos. La respiración celular por parte de estos
organismos regresa CO2 a la atmósfera y a los océanos.
Los procesos
complementarios de ingesta por fotosíntesis y liberación por respiración
celular continuamente transfieren carbono desde las porciones abióticas hacia
las bióticas de un ecosistema y de vuelta.
Sin embargo parte del
carbono se recicla de una manera mucho más lenta. Gran parte del carbono de la
Tierra está ligado en la piedra caliza, que se forma con carbonato de calcio
(CaCO3) depositado en el lecho marino en las conchas de fitoplancton
prehistórico. Pero dado que el movimiento del carbono desde esta fuente hasta
la atmósfera y de vuelta requiere de millones de año, este proceso es
extremadamente largo tiene muy poca aportación para el carbono en circulación
que sostiene los ecosistemas.
Otro depósito a largo
plazo de carbono está en los combustibles fósiles, que incluyen carbón,
petróleo y gas natural. Estas sustancias se produjeron a través de millones de
años a partir de restos de organismos prehistóricos enterrados profundo en el
subsuelo y sujetos a elevadas temperaturas y presiones. Además del carbono, la
energía de la luz solar prehistórica (que fue capturada por organismos
fotosintéticos) está atrapada en dichos depósitos. Cuando los seres humanos
queman combustibles fósiles para usar esta energía almacenada, se libera CO2
en la atmósfera con consecuencias potencialmente severas.
Ciclo del Nitrógeno
El nitrógeno es un
componente crucial de aminoácidos, proteínas, muchas vitaminas, nucleótidos
(como el ATP) y ácidos nucleicos (como el ADN). El ciclo del nitrógeno describe
el proceso por el cual el nitrógeno se mueve desde su depósito principal, el gas
nitrógeno en la atmósfera, hacia los depósitos de amoniaco y nitrato en el
suelo y el agua, a través de los productores y hacia los consumidores y
detritófagos, para regresar de nuevo hacia sus depósitos.
La atmósfera contiene
alrededor de 78% de gas nitrógeno (N2), pero entre todas las formas
de vida, solo algunos tipos de bacterias son capaces de convertir N2
en una forma útil para las plantas y otros productores. Estos microorganismos
proporcionan el mayor conducto natural entre el depósito atmosférico y las
comunidades ecológicas. En un proceso llamado fijación de nitrógeno,las
bacterias que fijan el nitrógeno en el suelo y el agua descomponen los enlaces
en el N2 y lo combinan con átomos de hidrógeno para formar amoniaco
(NH3). Algunas bacterias que fijan nitrógeno entraron en una
asociación simbiótica con las plantas, de tal manera que las bacterias viven en
los tubérculos especiales en las raíces. Dichas plantas llamadas leguminosas
(soya, guisantes, trébol, etc.) se siembran extensamente en las granjas, en
parte porque liberan el amoniaco en exceso producido por las bacterias, y
fertilizantes en el suelo. Otras bacterias en el suelo y el agua convierten
este amoniaco en nitrato que también pueden usar los productores. Los nitratos
también se producen durante tormentas eléctricas, cuando la energía de los
relámpagos combina los gases nitrógeno y oxígeno, que se disuelve en la lluvia.
Cuando la lluvia cae, enriquece el suelo y el agua con este importante
nutriente.
Los detritófagos y los
saprófitos también tienen un papel en el ciclo del nitrógeno, y producen
amoniaco a partir de los compuestos que contienen nitrógeno de los cuerpos
muertos y desechos. Los productores absorben el amoniaco y el nitrato y los
incorporan en varias moléculas biológicas. Estas se transmiten a niveles
tróficos sucesivamente más altos conforme a los consumidores primarios comen a
los productores y ellos mismos son comidos.
En cada nivel trófico,
los cuerpos y desechos se descomponen por la actuación de los saprófitos, lo
que libera el amoniaco de vuelta al depósito en el suelo y el agua: El ciclo
del nitrógeno se completa mediante bacterias desnitrificantes. Dichas
residentes del suelo húmedo, pantanos y estuarios descomponen el nitrato y
liberan gas nitrógeno de vuelta a la atmósfera.
Las fábricas de
fertilizantes usan energía de combustibles fósiles y de N2 de la
atmósfera para sintetizar amoniaco, nitrato y urea (un compuesto nitrogenado
orgánico que también se encuentra en la orina). La quema de combustibles
fósiles combina N2 y O2 atmosféricos, lo que genera
óxidos de nitrógeno que forman nitratos. Los compuestos de nitrógeno
introducidos en los ecosistemas por los campos agrícolas que se fertilizan y
por la quema de combustibles fósiles ahora dominan el ciclo del nitrógeno, lo
que crea serias preocupaciones ambientales.
1.3 Ciclos Sedimentarios
Son aquellos en los
cuales los nutrientes circulan, principalmente, entre la corteza terrestre
(suelos, rocas y sedimentos tanto sobre la tierra como sobre los fondos marinos).
El tiempo de reciclaje en este caso es grande, debido a que los elementos
pueden quedar retenidos en las rocas durante miles o millones de años. El fósforo
y el potasio son elementos con ciclos sedimentarios, o sea que su reservatorio
es la corteza terrestre.
Ciclo del Fósforo
Se describe como el
proceso mediante el cual el fósforo se mueve desde su depósito principal, la
roca rica en fosfato, hacia los depósitos de fosforo en el suelo y el agua, a
través de los productores y hacia los consumidores y detritogagos, y luego de
vuelta a sus depósitos. El fosforo se encuentra en las moléculas biológicas que
incluyen nucleótidos (como el ATP) y los fosfolípidos de las membranas
celulares. También forma un componente principal de los dientes y huesos de los
vertebrados.
En contraste con el
carbono y el nitrógeno, el fósforo no tiene un depósito atmosférico. A lo largo
de su ciclo, el fósforo permanece enlazado al oxígeno en la forma de fosfato. A
medida que las rocas ricas en fosfato se exponen mediante procesos geológicos,
parte del fosfato se disuelve por la lluvia y el agua que fluye, lo que lleva
al suelo, los lagos y el océano, y forma los depósitos de fósforo que están
directamente disponibles para las comunidades ecológicas. El fosfato disuelto
se absorbe con facilidad por los productores, que lo incorporan en moléculas
biológicas que contienen fosfato. A partir de estos productores, el fosforo se
transmite a través de las redes tróficas; en cada nivel, el fosfato en exceso
se expulsa. Al final, los detritófagos y saprofitos regresan el fosfato al
suelo y al agua, donde entonces lo pueden reabsorber los productores o puede
regresar al sedimento oceánico y eventualmente volver a formar se en roca.
Parte del fosfato
disuelto en agua se transporta hacia los océanos. Aunque gran parte de este
fosfato termina en sedimentos marinos, cierta cantidad es adsorbida por los
productores marinos y eventualmente se incorpora en los cuerpos de
invertebrados y preces. Algunos de estos, a su vez, los consumen las aves
marina, que excretan grandes cantidades de fosforo de vuelta a la tierra. En
una época, el excremento de las aves marina llamado (guano) depositado a los
largo de la costa occidental de América de Sur se recolectaba y constituía una
fuente importante de fósforo en el mundo. Conforme se agotaba este recurso se
minó roca rica en fosforo, principalmente para producir fertilizante. El suelo
que se erosiona de los campos fertilizados transporta grandes cantidades de
fosfatos, hacia lagos, ríos y el océano, donde estimula el crecimiento de los
productores. En los lagos, el escurrimiento rico en fosfato desde la tierra
puede estimular un crecimiento excesivo de algas y bacterias cuyas
interacciones comunitarias naturales son perturbadas.
Ciclo del Fosforo
1.4 El Ciclo Hidrológico
Describe la ruta
que sigue el agua mientras viaja, desde su principal deposito, los océanos, a
través de la atmosfera, a los depósitos en lagos, ríos y acuíferos de agua
dulce y luego de vuelta nuevamente a los océanos.
El ciclo
hidrológico difiere significativamente de los otros ciclos de nutrientes en que
la porción biótica de los ecosistemas tiene solo un pequeño papel; el proceso
fundamental del ciclo hidrológico continuaría incluso si la vida sobre la
tierra desapareciera.
El ciclo
hidrológico es impulsado por energía térmica solar, que evapora el agua e
impulsa los vientos que la transportan como vapor de agua en la atmósfera. La
gravedad lleva al agua de vuelta al suelo en forma de precipitación
(principalmente lluvia y nieve), la empuja y hace que fluya en ríos que se vacían
en los océanos. Estos cubren casi tres cuartos de superficie de la tierra y
contienen más de 97% del agua total de la Tierra, con otro 2% del agua atrapada
en hielo, lo que deja solo 1% como agua dulce líquida. La mayor evaporación
ocurre desde los océanos y la mayoría de la precipitación cae de vuelta sobre
ellos. Del agua que cae sobre el suelo, una parte se evapora del mismo, así
como de las plantas, de lagos y torrentes; una porción corre de vuelta a los
océanos, y una pequeña cantidad entra a depósitos subterráneos naturales
llamados acuíferos. Los acuíferos están compuestos de sedimentos permeables al
agua como cieno, arena o grava, que están saturados con agua. Con frecuencia se
explotan para suministrar agua para cultivos de riego.
Por desgracia,
en muchas áreas del mundo (entre ellas, China, India, África del Norte y el
Medio Oriente estadounidense) los acuíferos subterráneos han sido minados por
la actividad de la agricultura; esto es, el agua se saca más rápido de lo que se
vuelve a llenar. Los suministros de agua subterránea se agotan con rapidez en
India, que ahora supera los 1000 millones de habitantes, podría verse afectadas
si sus cultivos mueren en la medida que el agua subterránea se agote.
Los cuerpos de
los seres vivientes son aproximadamente 70% agua, pero solo una pequeña porción
del agua total involucrada en el ciclo hidrológico global entra a las
comunidades vivientes de ecosistemas terrestres. Una parte es absorbida por las
raíces de las plantas y muchas de ésta se evapora de vuelta a la atmosfera
desde sus hojas mediante un proceso llamado transpiración. Una cantidad
relativamente minúscula de agua participa en las reacciones químicas de la
fotosíntesis, y se vuelve a sintetizar y a liberar durante la respiración
celular.
El ciclo
hidrológico es crucial para las comunidades terrestres porque continuamente
restaura el agua dulce necesaria para la vida terrestre. El agua es un solvente
para todos los otros nutrientes y ninguno puede entrar o salir de las células de
un organismo a menos que se disuelva en agua.
Las hojas de las
plantas solo pueden absorber dióxido de carbono gaseoso después de disolverse en
una pequeña capa de agua que recubre las células dentro de la hoja. El ciclo
hidrológico no depende de los organismos terrestres, pero ellos desaparecerían
rápidamente sin dicho ciclo.
2. Dinámica Poblacional
Las poblaciones
de diferentes tipos de organismos muestran espaciamientos característicos de
sus miembros, determinados por su comportamiento y su medio ambiente. Además,
cada población muestra patrones de reproducción y supervivencia que son
característicos de la especie.
2.1 Propiedades de los grupos de población
La distribución
especial de una población se refiere a la forma que se distribuyen sus
individuos dentro de un área determinada.
La distribución
espacial puede variar con el tiempo, y cambiar con la época de reproducción,
por ejemplo. Los ecólogos reconocen tres tipos de principales de distribución
espacial: agrupada, uniforme y aleatoria.
Las poblaciones
cuyos miembros viven en grupos muestran una distribución agrupada. Los ejemplos incluyen los grupos familiares
o sociales, como los rebaños de elefantes, las jaurías de lobo, las manadas de
leones, las parvadas de aves y los bancos de peces.
Las aves en las
parvadas se benefician de muchos ojos para distinguir el alimento, como un
árbol lleno de frutos. Los bancos de peces y las parvadas de aves también
pueden confundir a los depredadores por su gran número de individuos. Los
depredadores, a su vez, en ocasiones cazan en grupos y cooperan para atrapar
presas más grandes.
Algunas especies
forman grupos temporales para aparearse y cuidar de sus juveniles. Otras
poblaciones vegetales o animales se agrupan no por razones sociales, sino porque
así los recursos son localizados.
Los organismos
con una distribución uniforme
mantienen una distancia relativamente constante entre individuos. Esto es más
común entre animales que muestran conductas territoriales que desarrollaron
para mantener su acceso a recursos limitados. El comportamiento territorial es
más común entre los animales durante sus épocas de apareamiento. Las aves
marinas pueden espaciar sus nidos de manera equitativa a lo largo de la costa,
justo fuera del alcance mutuo. Entre las plantas, los arbustos maduros de
chaparral con frecuencia se espacian de manera muy equitativa. La investigación
demuestra que este espaciamiento resulta de la competencia entre su sistema de
raíces, que ocupan un área más o menos circular alrededor de cada planta. Las
raíces absorben eficientemente agua y otros nutrimentos del suelo, lo que evita
la supervivencia de los arbustos que germinan en la vecindad. Una distribución
uniforme ayuda a estos arbustos a obtener los nutrimentos y el agua que
necesitan para sobrevivir y crecer.
Los organismos
con una distribución aleatoria son
relativamente raros. Tales individuos no forman grupos sociales. Los recursos
que necesitan están casi igualmente disponibles a través del área que habitan y
dichos recursos no son tan escasos para requerir espaciamiento territorial. Los
árboles y otras plantas en la selva tropical se acercan para estar en una
distribución aleatoria. Probablemente no haya especies de vertebrados que
mantengan una distribución aleatoria todo el año; la mayoría interactúa
socialmente al menos durante la época de reproducción.
2.2 Formas de Crecimiento de
la Población
Una población está conformada por todos los miembros de una especie
particular que viven dentro de un ecosistema.
Las poblaciones
no existen en aislamiento y cada una forma una parte integral de una comunidad
más grande, definida como un grupo poblacional de interacción. Las comunidades
a su vez, existen dentro de ecosistemas, que incluyen todos los factores
bióticos y los abióticos.
Las poblaciones
cambian a causa de nacimientos, muertes o migración. El crecimiento natural de
una población es la diferencia entre nacimientos y muertes. La migración neta
de una población es la diferencia entre inmigración (migración al interior de
la población) y emigración (migración al
exterior de la población). Una población crece cuando la suma de crecimiento
natural (nacimientos menos muertes) es positiva. Una población se reduce cuando
la suma del crecimiento natural y la migración neta es negativa.
Aunque las
poblaciones pueden estar significativamente influidas por la migración, en la
mayoría de las poblaciones naturales las tasas de natalidad y mortalidad son
los principales factores que influyen en el crecimiento poblacional; los
cálculos siguientes se enfocan en dichos factores.
El tamaño de
cualquier población resulta de la interacción entre dos grandes factores, en
oposición que determinan las tasas de natalidad y mortalidad; el potencial
biótico y la resistencia ambiental. El potencial biótico es la máxima tasa
teórica a la que puede aumentar una
población, asumiendo condiciones ideales que permitan una tasa de natalidad máxima y una tasa de
mortalidad mínima. La resistencia
ambiental también abarca la disponibilidad
siempre limitada de nutrimentos, energía y espacio, así como eventos naturales
como tormentas, incendios, heladas, inundaciones y sequias.
Para los
organismos de larga vida en la naturaleza, la interacción entre potencial
biológico y resistencia ambiental por lo general resulta en un equilibrio entre
el tamaño de una población y los recursos disponibles para sostenerla.
El potencial
biótico puede producir crecimiento exponencial.
Los organismos
evolutivamente exitosos poseen rasgos que los hacen adaptarse bien a su
ambiente, y transmitir estos rasgos heredados a tantos descendientes sanos como
sea posible. Como resultado de la selección natural, todos los organismos
desarrollaron la capacidad de reproducirse muchas veces durante su tiempo de
vida. Si la resistencia ambiental se reduce, las poblaciones pueden crecer
extremadamente rápido.
El cambio en el
tamaño de una población con el tiempo es una función de la tasa de natalidad,
la tasa de mortalidad y el número de individuos en la población original. La
tasa de mortalidad y la de natalidad con frecuencia se expresan como el número
de nacimientos o muertes por individuo durante una unidad de tiempo específica,
como un mes o un año.
La tasa de
crecimiento de una población es una medida del cambio del tamaño de la
población por individuo por unidad de tiempo.
Si la tasa de
natalidad supera la tasa de mortalidad la población crecerá. Si la tasa de
mortalidad supera la de natalidad, la tasa de crecimiento será negativa y la
población disminuirá.
Si los nacimientos superan a las muertes en porcentaje
constante, el crecimiento poblacional produce una curva en forma de J.
Este patrón de
aumento continuamente acelerado en el tamaño de la población se llama
crecimiento exponencial. Durante un periodo determinado, una población que
crece de manera exponencial crece por un porcentaje fijo de su tamaño al
comienzo de dicho periodo. Por ende, un creciente número de individuos se
agregan a la población durante cada periodo de sucesivo, lo que hace que el
tamaño de la población crezca siempre a ritmo acelerado. Esto ocurrirá en
cualquier población donde cada individuo, durante el curso de su vida, produzca
(por un número de constante) más de un descendiente que sobreviva para
reproducirse. Aunque el número de descendientes que produce un individuo cada año
varía de millones (para una ostra) a uno o menos (para un humano); cada
organismo, ya sea que trabaje solo o como parte de una pareja que se reproduce
sexualmente, tiene el potencial de reemplazarse muchas veces durante su vida
reproductiva.
El crecimiento
exponencial ocurre en poblaciones que muestran de ciclos de auge y decadencia.
El crecimiento
exponencial ocurre en poblaciones que experimentan ciclos regulares en los que
el crecimiento poblacional rápido es seguido por una súbita muerte masiva.
Estos ciclos de auge y decadencia ocurren en varios organismos por razones
complejas y variadas. Muchas especies de vida corta y reproducción rápida,
desde microbios fotosintéticos hasta insectos, tienen ciclos poblacionales
estacionales ligados a cambios en la pluviosidad, la temperatura o los
nutrimentos disponibles.
En los climas
templados, las poblaciones de insectos crecen rápidamente durante la primavera
y el verano, luego se desploman con las letales heladas de los inviernos duros.
El crecimiento
exponencial ocurre cuando se reduce la resistencia ambiental.
En las
poblaciones que no experimentan ciclos de auge y decadencia, el crecimiento
exponencial puede ocurrir temporalmente bajo circunstancias especiales, por
ejemplo si la fuente de alimento aumenta, o si otros factores que controlan la
población, como los depredadores, se eliminan. Como es el caso de la población
de grullas trompeteras, que creció exponencialmente desde que las grullas se
protegieron por primera ocasión de la caza y la perturbación humana.
La resistencia ambiental limita el crecimiento
poblacional.
Los factores independientes de la densidad limitan las
poblaciones sin importar la densidad.
Los factores
naturales más importantes independientes de la densidad son el clima y el estado
del tiempo, que son responsables de la mayoría de los ciclos poblacionales auge
y decadencia. Muchas poblaciones de insectos y plantas anuales están limitadas
en tamaño por el número de individuos que pueden reproducirse antes de la
primera helada severa. Dichas poblaciones están controladas por el clima porque
usualmente no llegan a la capacidad de carga antes de que se establezca el
invierno. El estado del tiempo también puede causar variaciones significativas
dentro de las poblaciones naturales de un año a otro. Huracanes, sequias,
inundaciones e incendios pueden tener efectos sobre poblaciones locales en
particular en aquellas especies pequeñas con vida corta, sin importar su
densidad de población.
Las actividades
humanas también pueden limitar el crecimiento de las poblaciones naturales de
manera independiente de la densidad. Pesticidas y contaminantes pueden causar disminuciones
dramáticas en poblaciones naturales. Antes de prohibirse en la década de 1970,
el pesticida DDT redujo drásticamente poblaciones de aves depredadoras,
incluidas águilas, águilas pescadoras y pelicanos.
Aunque la
cacería bien regulada puede mantener las poblaciones animales en un equilibrio
saludable con los recursos disponibles, la caza excesiva conduce a la extinción
de especies animales completas.
Los factores
dependientes de la densidad se vuelven más efectivos conforme aumenta la
densidad de la población.
Las poblaciones
de organismos con un periodo de vida de más de un año desarrollaron
adaptaciones que les permiten sobrevivir a controles independientes de la
densidad impuestos por cambios estacionales, como la llegada del invierno.
Muchos mamíferos, por ejemplo desarrollan gruesos abrigos y almacenan grasa
para el invierno; algunos también hibernan. La migración es otro mecanismo con
el cual los animales hacen frente a las situaciones adversas del lugar que
habitan; muchas aves migran largas distancias para encontrar alimento y un clima
hospitalario. La mayoría de los árboles y arbustos sobreviven a los rigores del
invierno al entrar en un periodo de inactividad, soltar sus hojas y disminuir
drásticamente sus actividades metabólicas.
Los depredadores ejercen controles dependientes de la
densidad sobre las poblaciones.
La depredación
se vuelve cada vez más importante conforme crecen las poblaciones de presas,
porque la mayoría de los depredadores comen una variedad de presas, dependiendo
de cuál sea más abundante y más fácil de encontrar. Los coyotes pueden comer
más ratones de campo cuando la población de ratones en alta, pero cambian a
comer más ardillas conforme la población de ratones disminuye. De esta forma
los depredadores con frecuencia ejercen control poblacional dependiente de la
densidad sobre más de una población de presas.
Las poblaciones
de depredadores con frecuencia crecen conforme sus presas se vuelven más
abundantes lo que las hace todavía más efectivas como agentes. Para
depredadores como el zorro ártico y el búho del ártico, que dependen
enormemente de los lemmings para alimentarse, el número de descendientes
producidos está determinado por la abundancia de presas. Los búhos del ártico
empollan hasta doce polluelos cuando los lemmings son abundantes, pero pueden
no reproducirse en absoluto en años cuando la población de lemmings cae de
manera estrepitosa.
En algunos casos
el aumento de depredadores puede provocar un declive dramático en la población
de presas, lo que a su vez puede causar un declive en la población del
depredador. Este patrón puede resultar en ciclos poblacionales fuera de fase de
depredador y presa. En ecosistemas naturales, tanto depredadores como presas
están sujetos a muchas otras influencias de modo que ejemplos bien definidos
tales como ciclos en la naturaleza son raros. Nos obstante, los ciclos
poblacionales fuera de fase de depredadores y presa se han demostrado bajo
condiciones de laboratorio controladas.
Los depredadores
pueden contribuir a la salud global de las poblaciones de presas al seleccionar
a los que están pobremente adaptados, debilitados por la edad o incapaces de
encontrar alimento y resguardo adecuado. De esta forma la depredación puede
mantener a la poblaciones de presas cerca de una densidad que pueda sostenerse
por los recursos del ecosistema.
En algunos
casos, los depredadores pueden mantener las poblaciones de sus presas muy por
debajo de la capacidad de carga.
Los parásitos se dispersan más rápidamente entre
poblaciones densas.
La mayoría de
los parásitos no pueden viajar largas distancias de modo que se dispersan con
mayor facilidad entre huéspedes en poblaciones densas. Ejemplo las enfermedades
infantiles se dispersas con rapidez en escuelas y guarderías.
Los parásitos
influyen en el tamaño de la población al hacer a sus hospederos más débiles y
susceptibles a la muerte por las inclemencias del clima y depredadores.
Los parásitos al
igual que los depredadores contribuyen a la muerte de los individuos menos
aptos, lo que produce un equilibrio en el que la población hospedera es
regulada, más no eliminada.
Este
desequilibrio puede destruirse si parásitos o depredadores se introducen en
regiones donde las especies presa locales no han tenido oportunidad de
desarrollar defensas contra ellos.
La competencia por recursos ayuda a controlar las
poblaciones
Los recursos que
determinan la capacidad de carga (espacio, energía y nutrimentos) pueden ser
inadecuados para sostener a todos los organismos que los necesitan. La
competencia definida como la interacción entre individuos que intentan usar el
mismo recurso limitado, restringe el tamaño de la población en una firma
dependiente de la densidad.
Existen dos
formas principales de competencia: competencia interespecífica (competencia entre
individuos de diferentes especies) y competencia itraespecífica (competencia
entre individuos de la misma especie).
Dado que las
necesidades de miembros de la misma especie de agua y nutrimentos y otros
recursos son casi idénticas, la competencia intraespecifica es un importante
mecanismo dependiente de la densidad del control poblacional.
2.3 Interacciones entre
especies
Que impide que
especies diferentes se crucen? Las características que evitan las cruzas y
conservan el aislamiento reproductivo se llaman mecanismos de aislamiento. Los mecanismos de aislamiento ofrecen un
evidente beneficio a los individuos. Un individuo que se aparea con un miembro
de otra especie probablemente no engendrará descendientes (o estos serán poco
aptos o estériles), de manera que sus esfuerzos reproductivos serán vanos y no
aportarán provecho a las futuras. En consecuencia la selección natural favorece
las características que impiden el apareamiento que intente traspasar las
fronteras entre especies. Los mecanismos que impiden el apareamiento entre
especies se llama aislamiento
precigóticos.
Cuando los
mecanismos de aislamiento precigóticos fracasan, o todavía no se han
desarrollado, los miembros de especies diferentes pueden aparearse. Sin
embargo, si toda la descendencia híbrida resultante muere durante su
desarrollo, entonces las dos especies continúan mutuamente aisladas desde el
punto de vista reproductivo. Incluso cuando la descendencia híbrida puede
sobrevivir, si dichos híbridos son infértiles o menos aptos que sus
progenitores, las dos especies continúan separadas, con poco o ningún flujo
genético entre ellas.
Los mecanismos
que impiden la formación de híbridos fértiles y vigorosos entre especies se
conocen como mecanismos de aislamiento postcigóticos.
La mayoría de
los híbridos animales, como la mula (una cruza entre yegua y burro) o el ligre
(una cruza de zoológico entre un león macho y un tigre hembra), son estériles.
Las interacciones comunitarias más importantes son:
competencia, depredación, parasitismo y mutualismo.
La competencia
es una interacción que ocurre entre individuos dentro de una especie o entre
individuos de diferentes especies conforme tratan de usar los mismos recursos
limitados, en particular energía, nutrimentos o espacio. Cuanto más se
traslapen los nichos ecológicos de dos especies, mayor será la competencia
entre ellas.
La competencia
interespecífica se refiere a las interacciones competitivas entre miembros de
diferentes especies, como ocurre si se alimentan de lo mismo o si requieren
áreas de reproducción similares. La competencia interespecífica es dañina para
todas las especies involucradas, porque reduce su acceso a recursos que están
en cantidad limitada. El grado de competencia interespecífica depende de cuan
similares sean los requerimientos de las especie.
Las interacciones depredador – presa dan forma a
adaptaciones evolutivas
Camuflaje
Tanto depredadores
como presas desarrollaron colores, patrones y formas que se parecen a sus
entornos. Tales disfraces llamados camuflajes, vuelven poco visibles a plantas
y animales, aun cuando están a plena vista.
Los colores
brillantes con frecuencia advierten de peligro.
Algunos animales
evolucionaron de manera muy diferente, muestran coloración de advertencia
brillante. Dichos animales pueden infligir piquetes dolorosos o pueden tener
mal sabor y se venenosos, como la rana dardo venenosa.
Mimetismo
Situación en la
que los miembros de una especie evolucionaron para parecerse a otra especie. Al
compartir un patrón de color de advertencia similar, muchas especies venenosas
pueden beneficiarse así como las especies inofensivas.
Mutualismo
Se refiere a las
interacciones entre las especies en las que ambas se benefician. Muchas
relaciones mutualistas son simbióticas; esto es, involucran una cercana
asociación física entre las especies participantes.
Ejemplos: los
líquenes sobre las rocas, es una asociación entre un alga y un hongo. El hongo
proporciona soporte y protección mientras obtiene alimento del alga
fotosintética, cuyos brillantes colores en realidad son pigmentos que atrapan
la luz.
La relación
entre las plantas y los insectos que las polinizan.
El pez payaso se
refugia entre los tentáculos de cierta especie de anemona
2.4 Sucesión Ecológica
Es un cambio
estructural en una comunidad y su ambiente no vivo con el paso del tiempo. Es
un tipo de relevo comunitario en el que congregaciones de plantas y animales se
sustituyen mutuamente en una secuencia que es un poco predecible.
La sucesión está
precedida y se inicia con un perturbación ecológica, un evento que modifica el
ecosistema al alterar su comunidad, su estructura abiótica o ambas. Los cambios
precisos que ocurren durante la sucesión son tan diversos como los ambientes
donde se presenta esta, pero es posible reconocer ciertas etapas generales. La
sucesión comienza con unas cuantas plantas resistentes llamadas pioneras. Éstas
alteran el ecosistema de forma que favorecen a las plantas competitivas, que
gradualmente las desplazan. Si se permite que esto continúe la sucesión avanza hacia
una comunidad climax diversa y relativamente estable. De manera alternativa,
las perturbaciones recurrentes mantienen a muchas comunidades en etapas de
sucesión más tempranas, o subclimax.
Existen dos
formas principales de sucesión: primaria y secundaria.
Durante la sucesión primaria, una comunidad se
forma gradualmente donde no hay rastros de una comunidad previa.
Sucesión secundaria, una nueva comunidad se
desarrolla después que en un ecosistema existente ocurre una perturbación que
deja significativos restos de una comunidad anterior, como suelo y semillas.
