jueves, 23 de febrero de 2012

Factores abióticos

Los factores abióticos de un ecosistema son aquellos que constituyen sus características fisico-quimicas (temperatura, luz, humedad, etc.). Su importancia para la vida y el equilibrio ecológico de nuestro planeta es muy grande, ya que determinan la distribución de los seres vivos sobre la Tierra y, además, influyen sobre ellos y sobre su adaptación al medio.
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A su vez, los seres vivos también contribuyen a modificar, en uno u otro sentido, de forma significativa los factores del medio que habitan. En concreto, algunas actividades del ser humano originan problemas de contaminación atmosférica y un calentamiento del planeta (efecto invernadero) que puede tener graves consecuencias en el futuro.
Cuando un factor abiótico alcanza valores más allá de los márgenes de tolerancia de una especie, actúa como factor limitante para la supervivencia de esa especie. Por ejemplo, la mosca común muere por debajo de los -5ºC.

Existen organismos que pueden soportar intervalos muy amplios de un determinado factor abiótico; se les denomina organismos eurioicos. Si el factor que se considera es la temperatura, serán euritermos, si es el agua, eurihigros, etc. Otros por el contrario, sólo toleran intervalos muy estrechos; son los organismos estenoicos, y se denominan de igual manera para cada factor abiotico que se considere.
Una respuesta de los organismos al medio ambiente es la adaptación. Ésta se define como la capacidad que poseen los seres vivos para cambiar sus características fisiológicas y morfológicas con el fin de aumentar las posibilidades de superviencia en un determinado medio ambiente.
También la actividad de los seres vivos pueden modificar los factores abióticos. Por ejemplo, la mayor parte del O2 atmosférico ha sido producida por los organismos fotosintéticos, y la humedad y la temperatura cambian bajo la vegetación densa de un bosque.
Los factores abióticos terretres más importantes son:

- Luz
La luz proporciona la energía necesaria para el funcionamiento de los ecosistemas. En este aporte de energía hay que considerar dos factores de especial importancia: la intensidad luminosa y el fotoperíodo.sunshine
- La intensidad luminosa. Los vegetales absorben las radiaciones luminosas mediante un conjunto de pigmentos denominados globalmente clorofila. Pero la cantidad de radiación recibida no es siempre la misma; los cambios pueden ser diarios, estacionales o provocados por la presencia de otros vegetales. Así, por ejemplo, un arbusto del sotobosque experimentará variaciones de luz a lo largo de toda su vida a medida qeu los árboles de su alrededor crezcan talados o mueran.
Hay especies que tienen su máximo rendimiento fotosintético con una determinada intensidad de luz: se llaman, según su adaptación a una u otra circunstancia, especies de sol o de sombra. También existen animales de costumbres diunas o nocturnas.
- El fotoperíodo. Se denomina fotoperíodo al número de horas de luz que tienen los días. El fotoperíodo varía dependiendo de las estaciones y de la latitud, y esos cambios originan respuestas en los organismos. Por ejemplo:

- Los ciclos reproductores, como la floración en las plantas o la producción de hormonas sexuales (celo) en los animales, están regulados para que las semillas o la descendencia se desarrollen en las épocas del año en que es más fácil la supervivencia.
- Cuando disminuye o se alarga la duración del día, las aves migratorias comienzan a almacenar grasa; días después presentan una actitud inquieta y posteriormente se reúnen bandadas para migrar.
Del total de la energía solar que llega en la Tierra (1,94 calorías por centímetro cuadrado por minuto), casi 0,582 calorías son reflejadas hacia el espacio por el polvo y las nubes de la atmósfera terrestre, 0,388 calorías son absorbidas por las capas atmosféricas, y 0,97 calorías llegan a la superficie terrestre.
La luz es un factor abiótico esencial del ecosistema, dado que constituye el suministro principal de energía fría para todos los organismos. La energía luminosa es convertida por las plantas en energía química gracias al proceso llamado fotosíntesis. Ésta energía química es encerrada en las sustancias orgánicas producidas por las plantas. Es inútil decir que sin la luz, la vida no existiría sobre la Tierra.
Además de esta valiosa función, la luz regula los ritmos biológicos de la mayor parte de la especies.
La luz visible no es la única forma de energía que nos llega desde el Sol. El Sol nos envía varios tipos de energía, desde ondas de radio hasta rayos gamma. La luz ultravioleta (UV) y la radiación infrarroja (calor) se encuentran entre estas formas de radiación solar. Ambas son factores ecológicos muy valiosos.para la vida
Muchos insectos usan la luz ultravioleta para diferenciar una flor de otra. Los humanos no podemos percibir la radiación UV. Actúa también limitando en las algunas reacciones bioquímicas que podrían ser perniciosas para los seres vivos, aniquilan patógenos, y pueden producir mutaciones favorables y desfavorables en todas las formas de vida.

- Agua
Si dividimos la superficie la nuestro planeta en 10 partes iguales, siete de ellas estarían compuestas por agua, por lo que tranquilamente nuestro planeta se podría llamar Agua en lugar de Tierra.
El origen del agua está íntimamente ligado al de la corteza terrestre debido a que los océanos se crearon a partir de “exudaciones” de la roca.
El agua se recicla constantemente. Se limpia y renueva gracias al sol, la tierra y el aire, para mantener el equilibrio en la Naturaleza. Dicho en otras palabras el agua que tomamos ahora es la misma que tomaban nuestros antepasados pero reciclada. En estos momentos podrías estar tomando el mismo agua que tomo Ramses II, Edgar Alan Poe o simplemente un Tiranosaurio Rex.

- Suelo
Es la cubierta superficial que cubre la tierra. Está compuesto de minerales y partículas orgánicas que se producen por la acción combinada entre el viento, el agua y la temperatura.
El suelo es el hábitat de conjunto de microorganismos y pequeños animales que constituyen el llamado Edafon
Las alteraciones que sufren las rocas, hasta llegar a constituir el suelo,  se denomina, meteorización. Este  proceso consiste en el deterioro y la transformación que se produce en  la roca al fragmentarse por diferentes factores (físicos, químicos, biológicos, etc.).
La lluvia, el viento y los cambios de temperatura son factores físicos más importantes que intervienen en la erosión de la roca. Esta se rompe formando rocas cada vez más pequeñas y se incorporan al suelo.
Los minerales que poseen las rocas, al entrar en contacto con el agua o el aire, se disuelven o se oxidan, dando origen a nuevas sustancias químicas con propiedades diferentes a las de los minerales primitivos. Estos nuevos minerales al entrar en contacto con la roca inician su oxidación logrando una lenta descomposición (erosión por factores químicos)
Los animales y plantas también interaccionan con la roca (factores biológicos).  Los primeros la erosionan al excavar o al depositar sus excrementos en ella.  Las plantas, por la presión de las raíces crecer, también producen una fragmentación de la roca.
Los restos de animales y plantas luego de un proceso de descomposición,  forman lo que se llama humus.
Los suelos pueden cambiar mucho su composición de un lugar a otro. La estructura física del suelo en un lugar dado está determinada por el tipo de material geológico del que se origina, por la cubierta vegetal, por la cantidad de tiempo en que ha actuado la meteorización, por la topografía y por los cambios artificiales resultantes de las actividades humanas.
 Las variaciones del suelo son lentas y graduales, excepto cuando se originan por un desastre natural.  El cultivo de la tierra priva al suelo de su cubierta vegetal y de mucha de su protección contra la erosión del agua y del viento.
El hombre, desde hace miles de años se dedico a contaminar el suelo depositando sustancias químicas y desechos de todo tipo y color. Tanto industrial como domésticas, ya sea a través de residuos líquidos, como las aguas servidas de las viviendas, o por contaminación atmosférica, debido al material articulado que luego se precipita a la tierra (lluvia ácida) el suelo es continuamente agredido.

- Temperatura
Ésta es un factor fundamental en la vida de los organismos ya que regula las funciones vitales que realizan las enzimas de carácter proteico. Cuando la temperatura es muy elevada o muy baja, estas funciones se paralizan llevando a la destrucción de los organelos celulares o la propia célula.
Organismos tales como aves y mamíferos invierten una gran cantidad de su energía para conservar una temperatura constante óptima con el fin de asegurar que las reacciones químicas, vitales para su supervivencia, se realicen eficientemente


- Atmósfera
Está compuesta por una mezcla de varios gases que rodea un objeto celeste (como la Tierra) cuando éste cuenta con un campo gravitatorio suficiente para impedir que estos escapen.
La atmósfera terrestre está constituida principalmente por nitrógeno (78%) y oxígeno (21%). El 1% restante lo forman el argón (0,9%), el dióxido de carbono (0,03%), distintas proporciones de vapor de agua, y trazas de hidrógeno, ozono, metano, monóxido de carbono, helio, neón, kriptón y xenón.
Las actividades humanas están variando la composición global de la atmósfera terrestre. Uno de los principales impactos, debido fundamentalmente al uso de combustibles fósiles, ha sido el incremento de la concentración de dióxido de carbono que puede afectar al clima planetario a través del proceso conocido como efecto invernadero. La emisión de dióxido de azufre y de óxidos de nitrógeno emitidos a la atmósfera por las industrias y los vehículos origina la lluvia ácida, de efectos dañinos sobre el medio ambiente.

- Latitud
La latitud es la distancia angular entre la línea ecuatorial  y un punto determinado del planeta, medida a lo largo del meridiano en el que se encuentra dicho punto angular. Se abrevia con lat. La latitud se discrimina en latitud Norte y latitud Sur según el hemisferio.
Se expresa en medidas angulares que varían desde los 0º del ecuador hasta los 90ºN del polo Norte o los 90ºS del polo Sur. Esto sugiere que si trazamos una recta que vaya desde un punto cualquiera de la tierra hasta el centro de la misma, el ángulo que forma esa recta con el plano ecuatorial expresa la latitud de dicho punto. La orientación Norte o Sur depende de si el punto marcardo está por encima del parelelo del ecuador (latitud norte) o si está por debajo de este paralelo (latitud Sur)
La latitud se mide en grados sexagesimales ( representados por el símbolo ° inmediatamente arriba y a la derecha del número, mientras que las subdivisiones o fracciones de los grados se representan con 'minuto sexagesimal y ” segundo sexagesimal), entre 0° y 90°; y puede representarse de dos formas:
  • Indicando a qué hemisferio pertenece la coordenada.
  • Añadiendo valores positivos, es decir con un signo + o por lo consuetudinario sin ningún signo antes del número -norte- y negativos, con un signo menos ó – antes del número en el -sur-.

-Longitud
La longitud, abreviada long., en cartografía, expresa la distancia angular entre un punto dado de la superficie terrestre y el meridiano que se tome como 0° (es decir el meridiano base), tomando como centro angular el centro de la Tierra; habitualmente en la actualidad el meridiano de Greenwich (observatorio de Greenwich), pero antiguamente hubo muchos otros que servían como referencia (para el mapa de Ptolomeo el meridiano de Alejandría, para los mapas españoles hasta el siglo XIX el meridiano de Cádiz -observatorio de Cádiz- o el meridiano de Salamanca -observatorio de la Universidad de Salamanca, utilizado por la Compañía de Jesús-, para los franceses el meridiano de París -observatorio de París-, en Argentina a fines de siglo XIX se usó el meridiano que pasa por el antiguo observatorio de la ciudad argentina de Córdoba, etc.).
La longitud geográfica se mide en grados (°), minutos (') y segundos (”). Existen varias maneras de medirla y expresarla:
  • entre 0° y 360°, aumentando hacia el Este del meridiano 0°;
  • entre 0° y 180º indicando a qué hemisferio (Occidental o W -del inglés West nombre en inglés del punto cardinal Oeste- y Oriental o E -punto cardinal Este-) pertenece;
  • entre 0° y 180° positivos -Este- o negativos -Oeste-
Así, noventa grados longitud Este puede representarse 90° o 90°E; y noventa grados Oeste puede ser 270°, 90°O o -90°
y 64º 11' 00” Ó significa una longitud o meridiano de 64 grados 11 minutos cero segundos Oeste

miércoles, 8 de febrero de 2012

Ecología y sus disciplinas



El término Ökologie fue introducido en 1866 por el prusiano Ernst Haeckel; está compuesto por las palabras griegas oikos (casa, vivienda, hogar) y logos (estudio), por ello Ecología significa "el estudio de los hogares".

La ecología es la rama de la Biología que estudia la relación entre los seres vivos y su ambiente, y cómo esa interacción es afectada por la interacción entre los organismos y su ambiente.El ambiente constituido por propiedades físicas que pueden ser descritas como la suma de factores abióticos locales, como el clima y la geología, y los demás organismos que comparten ese hábitat (factores bióticos).

El medio ambiente se refiere a todo lo que rodea a los seres vivos, está conformado por elementos biofísicos (suelo, agua, clima, atmósfera, plantas, animales y microorganismos), y componentes sociales que se refieren a los derivados de las relaciones que se manifiestan a través de la cultura, la ideología y la economía. La relación que se establece entre estos elementos es lo que, desde una visión integral, conceptualiza el medio ambiente como un sistema.


DIFERENTES NIVELES DE INTERACCION SERES VIVOS-AMBIENTE

La relación entre los seres vivos y su medio ambiente pueden ser estudiados a muchos niveles diferentes, desde:

RELACIÓN DE LA ECOLOGÍA CON OTRAS CIENCIAS

La ecología es una ciencia multidisciplinaria que utiliza herramientas de otras ramas de la ciencia, como:

La Física se relaciona por todos los procesos bióticos tienen que ver con la transferencia de energía, desde los productores, que aprovechan la energía lumínica para producir compuestos orgánicos complejos, hasta las bacterias, que obtienen energía química mediante la desintegración de las estructuras moleculares de otros organismos.

La Química se usa en Ecología porque todos los procesos metabólicos y fisiológicos de los biosistemas dependen de reacciones químicas. Además, los seres vivientes hacen uso de las substancias químicas que se encuentran en el entorno.


La Climatología y la Meteorología son disciplinas significativas que ayudan a los Ecólogos a entender cómo las variaciones en las condiciones del clima en una región dada influyen en la biodiversidad. La Climatología y la Meteorología ayudan a los Ecólogos para saber cómo los cambios regionales o globales del clima aumentan o reducen las probabilidades de supervivencia de los individuos, las poblaciones y las comunidades en una región dada, y para relacionar el clima regional con la distribución de los organismos sobre el planeta.

La ética promueve los valores contenidos en el ambientalismo científico.
La Ecología se relaciona con la Geología porque la estructura de los biomas depende de la estructura geológica del ambiente. Los seres vivientes también pueden modificar la geología de una región.
Para la Ecología la Geografía es una disciplina muy importante a causa de la distribución específica de los seres vivientes sobre la Tierra.

Las Matemáticas son imprescindibles para la Ecología, por ejemplo para el cálculo, la estadística, las proyecciones y extrapolationes cuando los Ecólogos tratan con información específica acerca del número y la distribución de las especies, la evaluación de la biomasa, el crecimiento demográfico, la extensión de las comunidades y la biodiversidad, y para cuantificar las presiones del entorno en un bioma dado.

MÉTODOS DE ESTUDIO DE LA ECOLOGÍA

Los ecólogos tienen básicamente dos métodos de estudio:
Autoecología, el estudio de especies individuales en sus múltiples relaciones con el medio ambiente; y


Sinecología, el estudio de comunidades, es decir medios ambientes individuales y las relaciones entre las especies que viven allí.



DEFINICIONES USADAS EN ECOLOGÍA

Para la ecología es necesario conocer algunos conceptos muy comunes:
  • La distribución, describir dónde están las distintas especies y por qué están ahí y no en otro lado.



  • La abundancia, le interesa saber cuántos organismos hay.



Un individuo es cada planta, cada animal, cada hongo, etc. que habita la Tierra. Podemos considerar al término como equivalente a ser vivo u organismo. Aunque muchas veces en la naturaleza no es tan sencillo identificar una "unidad"

Ocurre que algunos organismos viven tan juntos que en lugar de un grupo parecen uno sólo. Otros pueden estar separados a la vista pero ser un mismo individuo.


Especie es un conjunto de individuos capaces de reproducirse en condiciones naturales dando origen a una descendencia fértil, es decir, capaz de reproducirse también. Algunos agregan a esta definición, que los individuos deben ser semejantes para ser considerados de una misma especie. Sin embargo, si tenemos en cuenta que algunos organismos cambian muchísimo a lo largo de sus vidas, que otros presentan diferencias increíbles entre los machos y las hembras, etc., podríamos decir que esto no es necesariamente así.

Población se define como el conjunto de individuos de una misma especie que ocupa un hábitat determinado en un momento específico, entre los cuales existe un intercambio de información genética.

Comunidad se define como una asociación de distintas poblaciones en un área dada y entre las cuales se establecen relaciones interespecíficas por el espacio, la comida y otros recursos.

Ya vimos lo que es un individuo y una población. Bueno, muchas poblaciones relacionadas (porque comen lo mismo o prefieren el mismo lugar, porque una se alimenta de la otra, etc.) son consideradas una comunidad.


Ecosistema se define como una unidad funcional básica resultante de la interacción entre las comunidades (componentes bióticos) y el medio ambiente abiótico

Bueno, un conjunto de poblaciones relacionadas, que como ya vimos se llaman comunidad, sumado a los componentes abióticos (sin vida) del ambiente forman lo que se conoce como ecosistema. O sea que ya no se trata de una especie o grupo de especies sino que acá también se tienen en cuenta los componentes inanimados del ambiente como el agua, el aire, el sol y el suelo.


Hay muchas más disciplinas relacionadas con la Ecología. Sólo se mencionan las disciplinas que están más íntimamente relacionadas con la Ecología.



Los trabajos de investigación en esta disciplina se diferencian con respecto de la mayoría de los trabajos en las demás ramas de la Biología por su mayor uso de herramientas matemáticas, como la Estadística y los Modelos matemáticos.


viernes, 3 de febrero de 2012

Ecología y su historia


  • Algunos historiadores sitúan el origen de la ecología en el libro Historia de los animales de Aristóteles.
  • Se considera que el padre de la ecología es Alexander von Humboldt quien a principios del siglo XIX propone la existencia de una relación entre la vegetación y el clima a lo que denomina geografía de las plantas (Essai sur la géographie des plantes, 1805; Cosmos, 1846), tesis a partir de la cual se desarrollarían numerosas investigaciones posteriores.
  • Charles Lyell fundador de la geología (Principes de géologie, 1843) anota que la llegada de una nueva especie a un ecosistema induce cambios en las diversas poblaciones existentes.
  • J. Liebig plantea la ley de limitantes en las plantas (Lettres sur la chimie et ses applications à l´industrie à la physiologie et à l´agriculture, 1845).
  • Jules Thurmann relaciona la vegetación con características del suelo (De la marche àsuivre dans l´étude de la dispersión de espèces végétales, relativemente aux roches soujacentes, 1853).
  • Para entonces, ciencias afines a la botánica como la fitogeografía, la climatología, la geología, la paleobotánica y la fisiología vegetal, contribuyeron a la creación de la ecología.
  • El control biológico contra las plagas de los cultivos cobra gran importancia en Estados Unidos y allí se destaca Charles Valentine Riley al aplicar principios ecológicos (1868 a 1884).
  • F. Alphonse Forel para referirse a estudios biológicos y fisicoquímicos realizados en lagos acuña el término limnología (Le Léman: monographie limnologique, 1871).
  • Ernst Haeckel inventa la palabra ecología (Generelle Morphologie der Organismen, 1866) y en volúmenes posteriores la amplía: «El conjunto de las múltiples y diversas relaciones entre animales y plantas, y de éstos con el mundo exterior...» (Anthropogénie, 1874).
  • Karl Semper esboza la teoría de la pirámide trófica y la reducción de biomasa a través de ella (The natural conditions of existence as they affect animal life, 1874).
  • Eduard Suess acuña la palabra biósfera (Das Antilitz der Erde, 1875).
  • K. Möbius en torno a estudios con ostras y las interacciones de ellas con el conjunto de especies presentes, acuña el término biocenosis (Die Auster und die Austernwirtschaft, 1877).
  • J.S. Burdon Sanderson presidente de la Asociación Británica para el Avance de las Ciencias eleva a la ecología al rango de una de las tres ciencias de la biología junto con la fisiología y la morfología (1893).
  • El término ecología se hace común a partir de la obra de ecología vegetal del danés Eugen Warming (Geobotánica general, 1895).
  • A.F.W. Schimper estudia los efectos del medio en los órganos de las plantas (Pflanzengeographie auf physioogischer Grundlage, 1898).
  • En la última década del siglo XIX y primeras décadas del XX, se produce una explosión de publicaciones sobre ecología vegetal en los Estados Unidos. Se destaca la obra de Conway McMillan (Observations on the distribution of plants along shore of Lake of the Woods, 1897).
  • Henry Chandler Cowles habla por primera vez de sucesiones vegetales (The ecological relations of the vegetation on the sand dunes of Lake Michigan, 1899).
  • Clements realiza importantes aportes en cuanto a teorías, pedagogía, métodos y técnicas de investigación en ecología; inventa o adapta numerosos aparatos para medir variables climáticas (Research methods in ecology, 1905) e incorpora el uso de los cuadrantes en el muestreo, posibilitando análisis estadísticos. Sienta las bases sobre la homeóstasis de los ecosistemas (The development and structure of vegetation, 1904) y los estados clímax (Plant succession, 1916).
  • Al amparo de los descubrimientos de la ecología vegetal surge la ecología animal. Uno de los primeros trabajos fue el de Charles Chase Adams (The postglacial dispersal of american biota, 1905).
  • Igual ocurrió con el de Victor E. Shelford (Preliminary note on the distribution of the Tigre Beetles –Cicindela- and its relation to plant succession, 1907).
  • Charles Elton sobre estudios de ecología animal acuña el concepto funcional de nicho ecológico. Clements incorpora el de bioma.
  • Josias Braun-Blanquet y E. Furrer realizan importantes avances en cuanto a los métodos de investigación de las asociaciones vegetales, que fueran acogidos principalmente por distintas escuelas europeas (Remarques sur l´étude des groupements de plantes, 1913).
  • Aparecen los primeros trabajos de los matemáticos A.J. Lotka (Elements of physical biology, 1925) y V. Volterra (Variación e fluttuazioni del numero d´individui in specie animali conviventi, 1926) que dan gran impulso a la incorporación de las matemáticas a la ecología. Gause quien vinculara estas teorías a sus investigaciones encuentra, sin embargo, dificultades prácticas para tales aplicaciones con los organismos vivos.
  • Charles Elton destaca la importancia numérica en el estudio de poblaciones animales; los organismos más grandes tienden a ser menos numerosos y los depredadores tienden a ser más grandes que sus presas –lo cual no siempre es cierto-. (Animal ecology, 1927).
  • Se acogieron definiciones para ecología, autoecología, sinecología, propuestos por Schröeter-.
  • R.P. Strong incorpora las teorías ecológicas para tratar epidemias como la peste negra (The importance of ecology in relation to disease, 1935).
  • Arthur G. Tansley crea el término ecosistema y con ello se integra lo biótico con lo abiótico en un concepto único (The use and abuse of vegetational concepts and terms, 1935).
  • Los avances de la química permiten hacer conversiones de materia orgánica y organismos a calorías y, con ello, se tiende un puente a los estudios de transferencia de energía entre niveles tróficos que incluyen lo biótico y lo abiótico. Se destacan entre ellos, los trabajos de Raymond L. Lindeman (Seasonal food-cycle dynamics in a senescent lake, 1941) y (The trophic-dynamic aspect of ecology, 1942) en que define al ecosistema como la unidad ecológica fundamental.
  • E.S. Russell plantea problemas de sobreexplotación de los recursos pesqueros y como evitarlos (The overfishing problem, 1942).
  • Erwin Schrödinger plantea la entropía negativa que caracteriza a los organismos vivos y que pareciera que contraviniera la segunda ley de la termodinámica (What is life?, 1945).
  • Eugene P. Odum publica uno de los textos más importantes en ecología en el cual incorpora aspectos de la termodinámica (Fundamentals of ecology, 1953