DE LA ECOLOGÍA A LAS CIENCIAS AMBIENTALES by Huayno Comunica

DE LA ECOLOGÍA A LAS CIENCIAS AMBIENTALES

Dr. Luis Oblitas Quispe

DE LA ECOLOGÍA A LAS CIENCIAS AMBIENTALES

LIBROS PUBLICADOS °EL DESARROLLO SOSTENIBLE EN LA PERSPECTIVA MALTUSIANA Y EL COVID 19 EDICIÓN 2021

EL AUTOR

Dr. Luis Marcelo Oblitas Quispe Estudio en la Facultad de Ciencias Biológicas Nacional

de de

Universidad

Trujillo

donde

obtuvoel título de Biólogo y el

AGRADECIMIENTO

grado de

A la Universidad Nacional Santiago

Doctor en Ciencias Biológicas.

Antunez de Mayolo, mi gratitud

Ha Desempeñado los siguientes

por permitir la publicación del

cargos en La Universidad Nacional

presente

San

Cristóbal

Huamanga:

documento,

analizan

temas

él

relevantes

vinculados con la problemática

Ciencias Biológicas, Director del

ambiental. No olvidemos que el

Programa Académico de Ciencias

ambiente es una casa compartida

Biológicas y Director de la Oficina

con los demás seres vivos.

Jefe

del

Departamento

Bienestar

Vicepresidente

Universitario. Académico

la comisión Organizadora

de la

Universidad Le Cordon Bleu. Realizó

estudio

postgrado

en la

Universidad de Chile y

en la Universidad Estadual de Campinas, Sao Paolo, Brasil. DE LA ECOLOGÍA A LAS CIENCIAS

Diseñado y diagramado por:

COMUNICACIÓN

VISUAL

LuisDanielOblitasPinillos Trujillo - Perú huaynocomunica@gmail.com huaynocomunicaciones 949610481

AMBIENTALES Primera edición julio 2022

La naturaleza no hace nada en vano ni hace nada incompleto. ARISTÓTELES

CONTENIDO UNIDAD 1: NIVELES DE ORGANIZACIÓN BIO-ECOLOGÍCA 1.1. Historia y definición de ecología. 1.2. La ecología ciencia integradora e interdisciplinaria. 1.3. Factores abióticos y bióticos. 1.4. Integración de los componentes de un ecosistema. 1.5. Hábitat y nicho ecológico. 1.6. Ecotonos y gradientes ambientales. UNIDAD 2: LA TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS Y BIOENERGÉTICA 2.1. Aplicación de la TGS al conocimiento ecológico. 2.2. Bioenergética y los principios termodinámicos. 2.3. Sistemas: definición, clasificación y organización.

2.4. Niveles de organización. 2.5. El principio de la propiedad emergente. 2.6. La autorregulación en los niveles de organización. 2.7. Objetivo de la ecología. 2.8. Dinámica de un ecosistema: concepto de modelo y su construcción. Ciclos de retroalimentación. UNIDAD 3: LA ECÓSFERA Y EL FLUJO ENERGÉTICO 3.1. La Cadena Alimentaria. 3.2. Resiliencia. 3.3. Productividad o Biomasa. 3.4. Funcionamiento del Ecosistema. UNIDAD 4: LOS RECURSOS NATURALES Y LA ACTIVIDAD ANTROPOGÉNICA 4.1 Tecnoecosistema. 4.2. Productividad o Biodiversidad. 4.3. El ambiente energético. 4.4. Explosión Demográfica y el Desarrollo Sostenible. 4.5. Contaminación. 4.6. La magnificación ecológica. 4.7. Enfrentar el deterioro ambiental. 4.8. Riesgos de la contaminación antrópica. 4.9. Impacto ambiental y Biodiversidad.

4.10. Biodiversidad vs satisfacción de necesidades. 4.11. Depredación de los recursos naturales. 4.12. Deterioro de la calidad de vida. UNIDAD 5: LA COMUNIDAD BIÓTICA O BIOCENOSIS 5.1. La comunidad biótica: el nicho ecológico. 5.2. Crecimiento de las poblaciones. 5.3. Comportamiento de una población. 5.4. Dinámica de poblaciones. 5.5. Patrones de crecimiento de una población. 5.6. Regulación de las Poblaciones. 5.7. Ley del Mínimo de Liebig y la Ley de la tolerancia de Shelford. 5.8. Indicadores ecológicos. UNIDAD 6: EVOLUCIÓN Y SUCESIÓN ECOLÓGICA 6.1. Desarrollo de un ecosistema. 6.2. La sucesión ecológica: modalidades. 6.3. Fases de una sucesión ecológica. 6.4. Modalidades de sucesión ecológica. 6.5. Relaciones recíprocas entre especies. UNIDAD 7: EVALUACIÓN DE LA BIODIVERSIDAD EN UN ECOSISTEMA 7.1. Los recursos naturales. 7.2. Clasificación de los recursos naturales. 7.3. La biodiversidad. 7.4. ¿Cómo preservar la biodiversidad? 7.5. Los índices de biodiversidad. 7.6. Diversidad e información. 7.7. Dominancia y diversidad 7.8. Índices de diversidad: Simpson y Shannon. 7.9. Aplicabilidad de los índices de diversidad.

BIBLIOGRAFÍA LINKOGRAFÍA CONGRESOS

PRESENTACIÓN El Doctor Luis Oblitas Quispe, con la trayectoria sólida en experiencia y solvencia de catedrático, nos invita a la lectura y análisis De la Ecología a las Ciencias Ambientales, en un viaje desde la mente a la conciencia, motivándonos a biólogos, ingenieros ambientales, profesionales afines y público en general, trabajar por la reconquista del equilibrio que demanda con urgencia el planeta tierra, único hogar para nuestra humanidad, al menos hasta ahora. Esta obra, está didácticamente diseñada y construida para todos los lectores. En la primera unidad, niveles de organización bioecológica, nos precisa la consolidación de la ecología como ciencia a lo largo de la historia, además de puntualizar conceptos fundamentales de ecología que tienen la característica integradora e interdisciplinaria. Continúa con la segunda unidad, bioenergética y la teoría general de los sistemas, que con meridiana precisión subraya los principios de la termodinámica que gobiernan el funcionamiento de los ecosistemas, no como una simple suma de partes sino como unidad cuyos componentes interactúan poniendo en movimiento la materia y energía maximizando su eficiencia y minimizando su entropía en el irrestricto respeto de las leyes de la física y los sistemas. Al entrar a la tercera unidad, la ecósfera y el flujo energético, nos damos cuenta que el doctor Oblitas, integra el ciclo de la materia y el flujo de la energía con los mecanismos de interacción de los componentes de la biocenosis que constituyen cadenas alimenticias y pirámides ecológicas garantizando la productividad en sus diferentes niveles, con capacidades de resistencia y resiliencia. La cuarta unidad, los recursos naturales y la actividad antrópica, es de reflexión e invocación a una actitud responsable de la humanidad; se precisa que las actividades humanas perturban los ecosistemas, los deterioran, magnificándose los contaminantes antrópicos en la cadena alimenticia, poniendo en riesgo la productividad, la biodiversidad y lo que es nada racional, la propia calidad de vida de los humanos y su inminente camino a su autodestrucción. En la quinta unidad, la comunidad biótica o biocenosis, el autor nos permite comprender la composición, estructura y función de la biocenosis, puntualizando que, frente a los factores nutricionales y ambientales, la vida se somete a las leyes del mínimo y tolerancia; además, debido a las respuestas eurinoicos o estenoicas, los seres vivos son excelentes indicadores ecológicos que nos advierten tempranamente cambios en el comportamiento de los ecosistemas. La sexta unidad, evolución y sucesión ecológica, es exquisita porque nos transporta a un viaje no sólo espacial sino también temporal al recrearnos cómo evolucionan o sucesionan los ecosistemas, que frecuentemente inician con especies pioneras (fase inicial) hasta alcanzar el clímax, donde el ecosistema conquistó su equilibrio; también se ilustra la dinámica de las diferentes interacciones poblacionales como la competencia, mutualismo, predación que sustentan la sucesión ecológica.

Llegamos a la séptima unidad, evaluación de la biodiversidad en un ecosistema, donde encontramos herramientas para estudiar la biodiversidad, con énfasis en los índices de diversidad y dominancia, importante desde la perspectiva de conservación de nuestras áreas naturales, pero también para evaluar esfuerzos de recuperación de ecosistemas degradados en función del comportamiento de indicadores e índices ecosistémicos. Tengo la seguridad de que la dedicación puesta por el Dr. Oblitas en la elaboración de este importante libro De la Ecología a las Ciencias Ambientales, nos seguirá motivando en la investigación para concretar la tarea de considerar que no somos ajenos a la madre tierra, sino que somos parte de ella, y es vital que los seres humanos encontremos una relación sabia con la naturaleza y con nosotros mismos para heredar a las generaciones futuras ecosistemas sostenibles y viables. Edwin Julio Palomino Cadenas Biólogo Microbiólogo Doctor en Ciencias Ambientales

PRÓLOGO Transcurría una época frenética por el avance científico-tecnológico, pues, estaba gestándose la tercera duplicación del conocimiento (1950), se consolidaban las Ciencias Naturales, especialmente la Ecología como ciencia integradora y multidisciplinaria, ante la vehemencia de la actividad antropogénica que empezaba a modificar la ecósfera; por otro lado, la aplicabilidad de la teoría General de los Sistemas (TGS) innovaba el quehacer científico facilitando la comprensión y aplicación de los conocimientos para poder comprender a los seres vivos, así como el rol del hombre en la naturaleza. Fueron trascendentes en mi formación académica como docente del área de ecología en la Universidad San Cristóbal de Huamanga algunas publicaciones del acervo de Eugene Odum, específicamente, el intitulado “Ecología: vínculo entre las Ciencias Naturales y las Sociales” que me facilitaron y suministraron un bagaje de nuevos conceptos para comprender y entender nuestra “casa grande”, el ambiente; ellos coadyuvaron en la búsqueda de soluciones a los problemas creados por el hombre. Su aplicación facilitará la gestión de una buena administración del ambiente generando conocimiento, que con el apoyo de otros saberes, ha facilitado la creación de nuevas sabidurías conocidas como Ciencias Ambientales. La Ecología genera el conocimiento que facilita el entendimiento del ambiente, y las Ciencias Ambientales buscan tecnologías y técnicas que faciliten el mejor empleo de los recursos naturales en solucionar la problemática creada por la actividad antropogénica. Su objetivo es investigar y comprender las relaciones del hombre consigo mismo y con su entorno, abarcando otras áreas como el manejo de los sistemas socio-ecológicos, la sociedad y el ambiente. La presente publicación, “De la Ecología a las Ciencias Ambientales” comprende siete unidades que describen y analizan situaciones específicas que inducirán a un mejor entendimiento de nuestro entorno, y su correspondiente aplicación en solucionar los problemas creados en la naturaleza por la intensa actividad antropogénica. En la primera unidad “Niveles de organización ecológica”- se describe el inicio de la ecología como ciencia hasta alcanzar el nivel de interacción entre los saberes vinculados con las zciencias llámese matemática, física, química o las ciencias sociales. En este contexto se analiza y explica lo que es un ecosistema y aquellos conceptos propuestos para la comprensión de ambiente.

En la segunda unidad “Bioenergética y la Teoría General de Sistemas” - se describe y analiza el concepto de sistema y sus atributos cuando se aplican en la comprensión de la naturaleza. Se requiere de algunos saberes de la Termodinámica que permitan la comprensión de los fenómenos naturales, los cuales requieren de la energía solar como fuente energética. Los conceptos de niveles de organización y su capacidad de autocontrol que caracterizan a los biosistemas facilitan el entendimiento de cómo proteger el ambiente. En la tercera unidad, titulada “La ecósfera y el flujo energético” se analiza el impacto ambiental como una consecuencia de la actividad antropogénica descontrolada; el planteamiento de la ONU, referente a los retos y desafíos ambientales, de la comunidad internacional con el ambiente, relacionados con la lucha contra la pobreza; la inequidad y la injusticia social; cómo evitar el agotamiento y deterioro de los recursos naturales, frenar el cambio climático y lograr la paz mundial como objetivos del desarrollo sostenible. En la cuarta unidad se describe y analizan “los recursos naturales y la actividad antropogénica” - como un producto de la interrelación entre lo vivo y lo inerte. Cómo los cambios ambientales fortalecen la evolución por selección natural, de tal manera que los organismos mejor adaptados van desplazando a los menos aptos perjudicados por la acumulación lenta de cambios genéticos que, en un primer momento favorecieron a la supervivencia de algunas poblaciones en el trascurso de muchas generaciones. En este contexto se analiza a la población como una estructura sistémica autosostenible. En la quinta unidad intitulada “la comunidad biótica o biocenosis”, se describe y analiza el desarrollo evolutivo de un ecosistema como consecuencia del permanente cambio que se produce en la naturaleza por alteración de los factores ambientales, ellos repercuten en los seres vivos generando nuevos genotipos, que originarán nuevas especies o provocan la extinción de otras. Los nuevos vínculos establecen nuevas interrelaciones ecológicas, que las hacen más eficientes en la utilización de los recursos que el ambiente les ofrece. En la sexta unidad “Evolución y sucesión ecológica”, se conceptualiza la importancia de la evolución de una comunidad que obtiene información del ambiente que le permite tomar decisiones que ayudan en la conservación y preservación de la biodiversidad. En la séptima unidad “La evaluación de la biodiversidad en un ecosistema”, se describe y analiza la importancia del buen uso que deben tener los recursos naturales, en específico, la biodiversidad, principal recurso natural renovable que tiene todo país y la humanidad. Se analiza la estructura orgánica de una comunidad, especialmente, su riqueza biológica utilizando los índices de diversidad correspondientes al de Simpson y al de Shannon- Wiener, para evaluar el estado de la biodiversidad en una comunidad. EL AUTOR

UNIDAD 1

NIVELES DE ORGANIZACIÓN BIOECOLOGÍA

DE LA ECOLOGÍA A LAS CIENCIAS APLICADAS | DR. LUIS OBLITAS QUISPE

1.1. HISTORIA Y DEFINICIÓN DE ECOLOGÍA Finalizando el siglo XIX aparece una nueva ciencia para la que el evolucionista alemán Ernest Haeckel acuñe el término de Ecología, y que permite explicar el funcionamiento sistémico de la naturaleza en el cual los principales actores son los seres vivos que interactúan entre si empleando un soporte físico y constituyendo una unidad. Estos

Aristóteles afirmaba que los organismos vivos estaban, íntimamente, vinculados

dos

(organismos

a su entorno; Buffon (1776), por otro lado, percibió que las poblaciones de seres

vivos + soporte físico) conforman

vivos se autorregulaban y que eran controladas por la naturaleza; Malthus

una identidad compleja llamada

(1798) explicaba, que el crecimiento de la población humana estaba supeditado

sistema ecológico o simplemente

a la existencia de los alimentos, hasta que, en 1882 el naturalista Charles Darwin

ecosistema.

demostró la interdependencia existente entre los seres vivos y su ambiente.

componentes

Anteladamente

existieron

investigadores,

que

aportado

otros

habían

conocimientos

previos

al establecimiento de la Ecología, que trataron de explicar el vínculo formado entre el hombre y su ambiente.

En el siglo XX aparecen dos eminentes ecólogos, que definen a la ecología de la manera siguiente: Andrewartha (1961) lo define como “el estudio científico de la distribución y abundancia de los organismos”, basado en evidencias estadísticas; y Krebs (1978) consolida la definición anterior al manifestar, que la ecología estudia las interacciones que regulan la distribución y abundancia de los organismos”. En 1963 E. Odum manifiesta, que, “la Ecología estudia la organización y funcionamiento de la naturaleza”, teniendo en cuenta que estudia la realidad ambiental explicando el cómo, cuándo y el por qué debe actuarse o modificarse el ambiente.

1.2. LA ECOLOGÍA: Ciencia Integradora e Interdisciplinaria El objetivo de la Ecología es sumamente complejo al tratar de explicar la interacción establecida entre los seres vivos y su entorno aplicando los saberes de las ciencias naturales a las sociales que la transforman en una ciencia interdisciplinaria e integradora. En este contexto, la investigación ecológica permite solucionar los problemas ambientales que surgen como producto de la necesidad, que tiene el hombre para satisfacer sus necesidades, por ejemplo, el hecho, de que el rápido crecimiento demográfico acelere la extracción de los recursos naturales para alcanzar el bienestar ansiado. Permanentemente, las actividades antropogénicas emplean nuevas formas de conocimiento que condujeron al establecimiento de nuevas formas de pensar, hoy conocidas como Ciencias Ambientales.

DE LA ECOLOGÍA A LAS CIENCIAS APLICADAS | DR. LUIS OBLITAS QUISPE

En esta nueva realidad se buscan nuevos métodos y técnicas para observar,

preservar

ambiente,

correcta

que

proteger

condicionen

utilización

los

recursos naturales, evitando su

1.3.

FACTORES ABIÓTICOS Y BIÓTICOS

Todo sistema ecológico está conformado por dos componentes, un soporte físico y los seres vivos, identificados como factores abióticos (biotopo) y factores bióticos (actividades biológicas) que al interactuar generan un nuevo producto llamado vida.

inadecuada extracción, así como

Los factores abióticos, reúnen a los elementos físicos responsables de la

también,

existencia y el desarrollo del componente vivo, identificados como factores

las

futuras

preservación

para

generaciones,

que

ambientales, siendo considerados dentro de ellos a los siguientes:

tienen los mismos derechos de

La energía o radiación solar es la energía emitida por el sol a través de

disfrutarlos y aprovecharlos. La

ondas electromagnéticas. En la tierra se constituye como temperatura que

ecología es la ciencia que dispone

dinamiza el calentamiento atmosférico generando un proceso llamado clima,

de los conocimientos científicos

pues se refiere al grado de calor específico que existe en el aire en un lugar y

necesarios

para

proponer

las

momento determinados. Estas condiciones son determinantes del desarrollo

soluciones

que

preserven

de los organismos vivos, de ellos dependen de la fotosíntesis, actividad

ambiente; sin embargo, no basta

metabólica propia de los vegetales, que utiliza la radiación para producir

la propuesta de una solución, sino

materia orgánica a través de un conjunto de reacciones químicas que fijan el

que es necesaria su aplicación para

carbono (CO2) en presencia de agua (H2O), que son compuestos atmosféricos,

resolver la problemática ambiental

que los convertirán en moléculas muy complejas, que corresponden a los

relacionada con lo social y lo

llamados carbohidratos.

económico. Por ello, se requieren de nuevas propuestas que mejoren el bienestar humano sustentadas en el correcto funcionamiento de los ecosistemas, a corto y largo plazo.

CIENCIAS SOCIALES

ECOLOGÍA

CIENCIAS NATURALES La temperatura es otro factor necesario para el desarrollo de la vida, debiendo de mantenerse dentro de un rango tolerable de variación, predeterminado para cada especie, pues su alteración perturbaría los procesos biológicos. Este factor tiene injerencia sobre el factor agua, pues sus propiedades físico Las ciencias ambientales, por su

químicas y su estabilidad molecular facilitan el intercambio de sustancias

naturaleza, son netamente opera-

que son solubles y fáciles de utilizar por los seres vivos; también el agua

cionales, utilizan el conocimiento

retiene energía asegurando que la temperatura corporal de los animales se

ecológico en la solución de los prob-

mantenga estable.La humedad es una manifestación más de la temperatura

lemas generados por la actividad

cuando está asociada al agua; es el regulador del equilibrio hídrico en los

antropogénica.

seres vivos. El valor de este índice es mínimo cuando el aire es húmedo, y es muy alto cuando es seco.

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La inestabilidad atmosférica puede alterar el clima, pues, cuando es afectada por la temperatura se varía la presión atmosférica -peso que ejerce la atmósfera- sobre un determinado espacio o cuerpo acuático, se afectan a otros factores como los vientos y la lluvia; esta depende de la latitud, altitud y de la orografía de cada región. El clima depende de la radiación solar que incide en un área geográfica, es responsable de la temperatura y de los fenómenos meteorológicos característicos de cada región; si se circunscribe a un área delimitada, cómo, por ejemplo, una colina, un lago o un valle es denominado microclima. El clima es un factor importante en la investigación ecológica por ser determinante de las formas de vida de un lugar. La atmósfera consta de un conjunto de estratos gaseosos que envuelven a la Tierra. Se trata de una mezcla gaseosa conformada por nitrógeno (78%), oxígeno (21%), CO2 (0.03%), además de otros gases raros, vapor de agua y partículas diversas. En relación con la radiación solar y el calor producida por ésta, la atmósfera actúa como un escudo protector de la superficie terrestre, al evitar el ingreso de aquellas radiaciones que pueden ser letales para la vida, además de mantener estable la temperatura del planeta. Ejerce atracción sobre la superficie terrestre, mecanismo que corresponde a la presión atmosférica; esta acción puede variar cotidianamente o estacionalmente según el área o región. El suelo conocido, también como sustrato, es una superficie física donde se suelen establecer los seres vivos porque les proporciona nutrientes y agua. Para los animales, el suelo establece su forma de vida, y es el hábitat para numerosos microorganismos. Su composición química varía de un lugar a otro; sus principales constituyentes son los minerales, el agua, el aire y la materia orgánica, esta última integrada por el humus y por diversos tipos de organismos descomponedores. El humus representa la riqueza de los suelos siendo su concentración la determinante de su productividad. Es el resultado de la descomposición de la materia orgánica, procedente de los desechos orgánicos de los seres vivos o de sus cadáveres, que son descompuestos por la actividad microbiana existente en su la capa superior; su función es retener

El suelo está conformado por tres estratos superpuestos llamados horizontes denominados A, B y C, que se han ido formando gradualmente, son evidencias de cómo ha evolucionado el suelo. El humus tiene por función retener el agua y el aire, es un almacén de nutrientes que son necesarios para el desarrollo de las plantas. Los nutrientes son conglomerados químicos formados por sustancias orgánicas, vitaminas o minerales; por su concentración en la que se encuentren, se los conoce como macronutrientes o micronutrientes, los primeros constituyen el 4% del peso seco de un organismo, mientras que los micronutrientes se encuentran en concentraciones equivalentes al 1% de su peso seco. También encontramos dióxido de carbono (CO2) y el oxígeno (O2) gases que participan o se producen durante las funciones de fotosíntesis y respiración de los microorganismos. El uso eficiente de los recursos naturales por los seres vivos es consecuencia de la especialización lograda por los organismos a través de la selección natural.

agua y aire, además, de ciertos minerales denominados nutrientes; su coloración oscura es debida a la concentración de carbono existente.

Los factores bióticos, constituyen la parte viva de un ecosistema que resulta de la interacción activa e intensa entre los seres vivos y su entorno. Se consideran tres grupos de organismos: Los vegetales conocidos como productores o autótrofos son responsables de la actividad fotosintética con los mecanismos que les permiten utilizar la energía solar para transformarla en moléculas orgánicas como son los carbohidratos, lípidos y proteínas a partir de moléculas inorgánicas sencillas como el CO2 y el O2 . En otros términos, son responsables de la producción de materia orgánica, que utilizarán como su alimento. Por esta capacidad de producir y almacenar la energía solar como energía química se les denomina productores.

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Los consumidores o heterótrofos, simplemente animales

Los tres estratos o eslabones son vitales en el mantenimien-

se reúnen en estratos, que de conformidad con la fuente

to del equilibrio ecológico. Su representación gráfica corre-

energética que utilicen se les denomina primarios,

sponde a la cadena trófica o alimentaria, la cual ilustra la

secundarios y terciarios. Los consumidores primarios

transferencia de la energía, a través de una secuencia unidi-

(herbívoros) utilizan como alimento a los vegetales. Los

reccional de organismos

secundarios y terciarios (carnívoros), se alimentan de otros animales, en el caso de los terciarios, estos suelen llamarse carroñeros por emplear como alimento los cadáveres de otros organismos. Los

desintegradores

(descomponedores)

son

microorganismos que se hallan en el humus, aunque

ENERGÍA SOLAR

también pueden considerarse a pequeños vertebrados.

CONSUMIDORES

Su función es la separación final de la materia orgánica hasta el nivel de moléculas inorgánicas más sencillas, que son devueltas al suelo como nutrientes, luego de liberar

Vegetales

Herbívoros

Consumidores 2°

Consumidores 3°

los remanentes energéticos, estando aptas para reciclarse nuevamente, a nivel de los productores; también se los suele conocer como saprófitos o saprozoicos términos

Materia Orgánica

utilizados para identificar su procedencia, si son de

Descomponedores Nutrientes

plantas o animales, respectivamente.

1.4. INTEGRACIÓN DE LOS COMPONENTES DE UN ECOSISTEMA En todo ecosistema la integración seres vivos – ambiente resulta de la interacción establecida entre

La existencia de un organismo vivo depende de las condiciones establecidas por su entorno conocidas como factores ambientales.

1.5. HÁBITAT Y NICHO ECOLÓGICO

ellos, generando diversos niveles de dependencia, o simplemente del saber tolerarse.

Las especies en un ecosistema se distribuyen en un

Los seres vivos, se han ido adaptando a los cambios

espacio físico que les brinda las condiciones necesarias

ambientales que se presentan en la superficie del

para su existencia, corresponde a su hábitat que

planeta, a medida que se iban presentando se

comprende un conjunto de nuevos comportamientos

establecían nuevos retos y problemas que deberían afrontarse para poder subsistir, por ejemplo, contar con alimento y refugio para garantizar su existencia y reproducción.

Estos comportamientos responden al llamado nicho ecológico, y la variedad de recursos útiles se conoce

Este mecanismo conocido como evolución fue creado

como amplitud de nicho, pues forman parte del nicho

por Darwin para explicar, que “todos los seres vivos

ecológico; ellos se distribuyen de manera diferenciada

son diferentes por estar expuestos a los permanentes

y pueden ser utilizadas por las poblaciones que forman

cambios ambientales que se presentan en la naturaleza,

parte de la especie, esto significa, que pueden tener

los cuales actúan como un tamiz que selecciona a los mejores organismos o más aptos, capaces de supervivir, es decir, que soportan los cambios ambientales producidos”.

adquiridos, que les permitirán utilizarlo con eficiencia.

un uso sectorizado. Sin embargo, dos o más especies pueden usufructuar un mismo recurso, actitud conocida como solapamiento de nicho.

DE LA ECOLOGÍA A LAS CIENCIAS APLICADAS | DR. LUIS OBLITAS QUISPE

El nicho ecológico define la forma de vida que tienen los organismos al adaptarse a su hábitat.

1.6.

ECOTONOS Y GRADIENTES AMBIENTALES

Las condiciones ambientales existentes en un ecosistema están en permanente cambio, van estableciéndose variaciones o gradientes que pueden ser circunstanciales o pueden producirse bruscamente y que son conocidas como ecotonos. Un ecotono puede presentarse en un ecosistema, o pueden haber más de uno. Cada ecotono tiene sus propios factores ambientales, que seleccionarán las especies existentes que en él pueden habitar. Los ecotonos determinan las formas de vida de un ecosistema. Por ejemplo, en la gradiente o zonificación que se presenta en el descenso de una montaña hacia un valle, se observa una gradiente de humedad que va desde un clima húmedo a uno seco debido a las variaciones de los factores ambientales. La gradiente de profundidad existente en un cuerpo de agua se extiende desde sus orillas a la zona más profunda y en su extensión encontraremos variaciones de presión y temperatura. Los seres vivos son producto de su capacidad de adaptación a los mencionados factores ambientales existentes en su hábitat.

UNIDAD 2

LA TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS (TGS) Y BIOENERGÉTICA

DE LA ECOLOGÍA A LAS CIENCIAS APLICADAS | DR. LUIS OBLITAS QUISPE

2.1. APLICACIÓN DE LA TGS AL CONOCIMIENTO ECOLÓGICO Todo sistema requiere de energía proveniente del sol, materia e información que intercambia con su entorno; su funcionamiento es consecuencia del permanente flujo energético con que cuenta, que está siempre disponible en un orden jerarquizado para sus componentes, siguiendo una trayectoria unidireccional, a diferencia de los materiales que lo hacen cíclicamente. Aprendimos, que la radiación solar, inicialmente, es utilizada por los fotosintetizadores que la trans-

2.2. BIOENERGÉTICA Y LOS PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS

forman en energía química para poder emplearla o almacenarla en nuevas moléculas orgánicas como son los carbohidratos. Los organismos vivos se reúnen en dos grupos, teniendo en cuenta la procedencia

La bioenergética es la disciplina física que se ocupa de las reacciones químicas implicadas en absorber, transformar y transferir la energía a través de las cadenas alimentarias; también se lo identifica como metabolismo energético. El comportamiento de la energía se explica a través de las leyes de la Termodinámica, identificadas como:

de la energía que utilizan; estos son

Primera ley o Principio de la Conservación de la energía afirma que la energía no se

los autotróficos y heterotróficos; los

crea ni se destruye sólo se transforma, por ejemplo, la luz (energía luminosa) por actividad

primeros emplean la energía solar

fotosintética se transforma en energía química; la energía hidráulica se convierte en luz.

transformándola en energía quími-

La Segunda ley o Principio de la “entropía” Expresa, que los procesos físicos y químicos,

ca, los segundos usan la energía

que suceden en un sistema tienden a lograr su máxima entropía. La entropía es un estado

química almacenada en la materia

aleatorio de la energía, situación en el que carece de utilidad. Explica que los sistemas

orgánica producida por los autótro-

tienden a conseguir un total desorden, el cual va presentándose gradualmente, al realizarse

fos.

una transformación parte de la energía se convierte en calor. Calor significa movimiento

En la actualidad se han consti-

aleatorio molécular, la energía se transforma en calor incrementándose la entropía en el

tuido las llamadas sociedades

sistema.

antrópicas industrializadas, que requieren de los combustibles fósiles caracterizados por tener almacenada ingentes cantidades de energía no renovable.

El concepto de entropía introduce una nueva dimensión del concepto de energía - la energía libre- que corresponde a la fracción de la energía total que queda en el sistema, que es capaz de realizar trabajo. Los cambios energéticos producidos en el sistema utilizan energía libre, sustentando el principio de la entropía.

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2.3 SISTEMAS: definición, clasificación y estructura Un sistema es un conjunto organizado de elementos (componentes), interactuantes que establecen una unidad operativa cuyas características son muy diferentes a las de sus integrantes. Los sistemas intercambian materiales, energía e información con su entorno. Un sistema es mucho más que la

Subsistemas.

suma de las propiedades de sus

elementos cuyas relaciones o flujos

integrantes.

responden a estructuras y funciones

Clasificación de los sistemas:

conjuntos

especializadas dentro de un sistema de mayor envergadura que ellos,

Los sistemas pueden ser reales, ideales y modelos, mientras los primeros

aplican en ellas las propiedades del

tienen una existencia que depende de quién los descubre; los segundos

sistema, y su definición depende

son construcciones simbólicas, lógicas o matemáticas, y las del tercer tipo

de la percepción que tenga el

son abstracciones de la realidad, donde se combina lo conceptual con las

investigador. En este contexto puede

características de los objetos.

referirse a subsistemas, sistemas

Con relación a su origen, los sistemas pueden ser naturales o artificiales, distinción orientada a destacar su dependencia o independencia de su estructura con respecto a otros.

o supersistemas, por ejemplo, en ecología una comunidad es un sistema constituido por unidades menores

llamadas

poblaciones,

Los sistemas teniendo en cuenta su relación con el entorno pueden ser

consideradas como subsistemas.

cerrados o abiertos. Un sistema cerrado está aislado de su entorno, incapaz

Por la definición de sistema se

de intercambiar elementos con su ambiente. Alcanza su equilibrio (o su

induce, que todo sistema está

entropía) cuando este es similar al existente en su entorno. El término cerrado

formado por otro u otros sistemas

aplica para aquellos sistemas que tienen un comportamiento determinado

que pueden ser mayores o menores.

que suelen ser circunstancias.Un sistema abierto es capaz de importar y

es.

procesar elementos (energía, materia e información) con su ambiente. Es un sistema relacionado de manera permanente con su ambiente que le permite mantenerse en equilibrio, determinando su capacidad reproductiva o continuidad. El avance científico-tecnológico ha mejorado la definición de sistema abierto, al considerar la existencia de dispositivos reguladores de autocontrol (cibernéticos u homeostáticos), los cuales se activan cuando se recepciona la información referente a las condiciones ambientales existentes provocando respuestas en el sistema para restablecer el equilibrio correspondiente. Supongamos dos poblaciones, una de zorros y la otra de conejos que en la naturaleza representa la interacción depredadora – presa, ambas se autorregulan en función de sus densidades, si una crece la otra también lo hará.

Son

DE LA ECOLOGÍA A LAS CIENCIAS APLICADAS | DR. LUIS OBLITAS QUISPE

2.4. NIVELES DE ORGANIZACIÓN El ambiente está regido por el principio de control jerárquico (o niveles de

2.5. EL PRINCIPIO DE LA PROPIEDAD EMERGENTE

integración) que expresa, “que los componentes de todo sistema forman conjuntos funcionales (niveles) que cada vez son más amplios, que se disponen, ordenadamente, en una serie jerárquica lineal (o espectro de niveles), cada conjunto con características (o propiedades emergentes) propias”. E. Odum construyó un modelo para explicar el concepto de niveles de organización; ellos interactúan con su ambiente (materia y energía) creando nuevas combinaciones que son cada vez más complejas, permitiendo el establecimiento de una serie jerárquica de organismos vivos, de los más simples a los más complejos.

La organización jerárquica admite que los componentes o subsistemas se juntan con la finalidad de funcionar a través de un “nuevo todo” de mayor dimensión donde emergen nuevas propiedades ausentes en el nivel anterior, lo cual coadyuvará al

entendimiento

del

siguiente;

por ejemplo, cuando se forma una molécula de agua aparecen nuevas

características

propiedades

denominadas

emergentes;

cada

átomo de oxígeno (½ O2) requiere de la aceptación de dos átomos de hidrógeno (H2). Sabemos que cada elemento químico tiene sus propias características, que cuando reaccionan con otro diferente, forman una nueva estructura molecular provista de nuevas características, muy diferentes, a las de sus componentes como se percibe en la siguiente ecuación:

La estructura de un nivel explica los componentes que lo constituyen. La función explica los procesos que resultan de la interacción de sus compo-

H2 + ½ O 2

H2 O

nentes. Cada nivel de organización debe estudiarse de conformidad con su estructura y su función.

2.6. LA AUTORREGULACIÓN EN LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN Al analizar los niveles de organización se percibe que, en cada uno de ellos van apareciendo nuevos atributos y funciones trascendentales en los biosistemas, como el comportamiento, el desarrollo, la diversidad, el flujo energético, la evolución, la integración y la regulación; algunos con su propio modus operandi van surgiendo en el orden jerárquico; sin embargo, en algunos casos, son muy singulares, por ejemplo, la evolución es un proceso controlado por un mecanismo conocido como selección natural, durante el cual operan

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varias acciones genéticas, las mutaciones, que empiezan a

Los controles por retroalimentación son pulsaciones que

presentarse en el nivel de individuo; otras se manifiestan

facilitan el flujo de información específica. Los sistemas vivos

como acciones coevolutivas, que se manifiestan como

son abiertos y cibernéticos porque cuentan con mecanismos

seleccionadores grupales, a nivel de grupos superiores

reguladores o de retroalimentación.

que pueden ser las poblaciones o las comunidades.

Los mecanismos homeostáticos son responsables del

Un mecanismo de control o regulador (u homeostático),

equilibrio de un biosistemas.

es el punto de partida necesario para iniciar el funcionamiento de un sistema; puede tratarse de un proceso de tipo genético, hormonal y/o neuronal vinculados al crecimiento o el desarrollo. Estos procesos facilitan el flujo de información para que el sistema verifique las condiciones ambientales, ante las que debe responder correctamente, para mantenerse estable y en equilibrio. Por ejemplo, si un organismo termoestable es sometido a una variación térmica ambiental, su mecanismo termorregulador se activará para mantener estable la temperatura corporal, tal como se percibe en el siguiente esquema.

2.7. OBJETIVO DE LA ECOLOGÍA La forma y función de los sistemas que son motivo de estudio de la Ecología varían ampliamente. Sin embargo, poseen un denominador común: todos los sistemas tienen partes interactuantes. Cualquier interferencia que altere a alguno de ellos, alterará el funcionamiento del sistema. Las interacciones entre los componentes de un sistema son sutiles y delicadas, que resulta imposible predecir como un solo hecho puede afectar al conjunto. En ecología es fundamental

comprensión de estos mecanismos de autorregulación con que cuentan los ecosistemas. La teoría de las jerarquías permite subdividir y evaluar las situaciones complejas existentes en la ecósfera; es una metodología holística que facilita su comprensión, en contraposición con el método reduccionista que busca soluciones minimizando los problemas al analizar los niveles inferiores. El físico Lotka afirma que “el mundo orgánico como el inorgánico funcionan como un sistema, al entrelazar sus componentes termodinámicamente, de un modo tan íntimo, que es

posible comprender la parte sin comprender el todo”. Consideraba, que la interpretación biológica de la evolución es muy limitada si se lo explica a nivel de especie, opinó, que la selección natural, también actuaba sobre el flujo energético del sistema, concepto que, en la actualidad es conocido como principio de la máxima potencia. Posteriormente, el biólogo Tansley y Lotka, independientemente, concluyeron, que un ecosistema es una unidad funcional muy importante en la existencia de los seres vivos. El espectro de niveles creado por Odum consigna dos grupos de interés para las Ciencias Biológicas: el interés biológico, y los de interés ecológico. Para la ecología interesan los siguientes niveles: La Población que, es el nivel formado por un grupo de individuos pertenecientes a una misma especie. La Comunidad que, en el sentido estrictamente ecológico, incluye a todas las poblaciones que ocupan un área determinada. El nivel superior, que se establece cuando una comunidad interactúa con su ambi ente estableciendo el llamado Ecosistema.

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Entre otros niveles superiores se

corresponde a la Ecósfera, término la selva tropical o un bioma costero. El

incluyen al paisaje que involucra

mayor ecosistema, con el cual se identifica a los organismos vivientes que

ecosistemas

ocupan e interactúan en el planeta. Por debajo tenemos el nivel organismo,

interactuantes; un componente del

que corresponde a la unidad básica de vida y que está formado por una o un

paisaje lo constituyen las cuencas;

conjunto de células.

una cuenca es un territorio cuyas

El nivel inmediato inferior a la célula corresponde al gen unidad física y fun-

aguas fluyen todas hacia un mismo

cional básica de la herencia. Los genes están formados por ADN.

conjunto

recurso hídrico, llámese río, lago o mar, se los conoce como cuencas. Otro nivel es el Bioma, que define a un sistema regional o subcontinental caracterizado por los organismos que allí prevalecen; entre ellos encontramos el bosque de clima seco,

inmenso

autosuficiente,

2.8. DINÁMICA DE UN SISTEMA: El concepto de modelo y su construcción, ciclos de retroalimentación. La dinámica de un sistema es determinante en la construcción de los posibles modelos de ecosistemas; comprende procesos y técnicas que utilizan lenguajes establecidos. Un procedimiento comprende varias etapas: 1. Observación del comportamiento de un sistema real. 2. Identificación de los componentes y procesos fundamentales del mismo. 3.Identificación de los componentes de los mecanismos de retroalimentación que expliquen su comportamiento. 4. Construcción de un modelo formalizado sobre la cuantificación de sus atributos y relaciones. 5. Introducción del modelo de simulación (Forrester) en un computador. Mas adelante se describe la metodología de E. Odum para explicar la estructura y el funcionamiento de un ecosistema. Un modelo es una versión simplificada de la realidad observada, por ejemplo, un ecosistema; la interpretación del análisis a la que se arribe constituirá una predicción sobre el ecosistema observado. En un primer momento los modelos fueron verbales o gráficos (modelo Informal); en la actualidad son estadísticos o matemáticos (modelos formales), en estos últimos, el objetivo es obtener predicciones cuantitativas que simulen cambios numéricos que ocurren en un nivel predeterminado, por ejemplo, analicemos lo que puede ocurrir en una población empleando un modelo matemático que diagnostique la importancia que tienen los cambios numéricos en la densidad de una población de insectos (componentes). En este caso, el modelo puede predecir dos posibilidades de su utilidad: 1) desde el punto de vista biológico cuando informa sobre su crecimiento, y 2) puede ser más trascedente y útil si se lo analiza económicamente.

actualidad

cuenta

con

modelos simulados por computadora predicciones variaciones

función

que

las

otorgue

determinados parámetros, que pueden agregarse o retirarse en función del interés que se tenga. Los modelos matemáticos

son

cuando

transformados

son

mucho

mejores en

modelo simulado por computadora. El inicio de la ecología empezó a desarrollarse cuando se construyen los modelos a través de los cuales se permite conocer, explicar e interpretar los procesos que tienen lugar en un ecosistema. Un modelo empieza a construirse a partir de un diagrama (modelo un

gráfico),

conjunto

conformado

por

compartimentos

(recuadros) interactuantes. E. Odum (1978) utilizó los siguientes pasos en la construcción de un diagrama al que denominó

“caja

negra”

(Ver

figura

adjunta); que simula la estructura de un ecosistema que consta de varios compartimentos

interactuantes

que

permiten su funcionamiento.

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El diagrama de la “caja negra” comprende: Dos compartimentos que representan a dos propiedades (productores y consumidores primarios = P1 y P2) La interacción entre ambas propiedades (I) originando una nueva propiedad, la de los de carnívoros (P3). El requerimiento, como todo sistema, de una fuente energética (E) que fluye utilizando seis flujos F (1,2,3,4,5,6) que se inician en la fuente energética. La culminación en F6 con el producto final del sistema (C). La utilización de parte del flujo (F6) en el ciclo de retroalimentación.

CICLOS DE RETROALIMENTACIÓN Son modelos ecológicos que representan los mecanismos de autocontrol o autorregulación); su función es facilitar la reutilización o reciclaje de parte de la producción del sistema (F6), como energía se reincorpora al sistema (R) para fortalecerlo. La depredación constituye un mecanismo de control de los carnívoros a través de los depredadores, pues estos regulan el crecimiento de las poblaciones que pertenecen a los niveles que lo preceden. Empleando el esquema del mecanismo de autocontrol por depredadores, identificar los componentes del subsistema carnívoros.

UNIDAD 3

LA ECÓSFERA Y EL CICLO ENERGÉTICO

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La biósfera es un macrosistema cuyo funcionamiento depende de la energía solar; por actividad de los organismos fotosintetizadores es transformada en energía química acumulada orgánicas de

biomoléculas

complejas;

presencia

requieren nutrientes

(materiales inorgánicos) existentes en la ecósfera. Las biomoléculas se reciclan cambiando de forma permanentemente, según el uso que tengan. La energía química disponible en todos los niveles de la cadena alimentaria puede utilizarse de inmediato; gran parte de ella está transformándose para mantener su funcionamiento; la biósfera. Finalmente, es liberada a

La materia se mueve cíclicamente

la atmósfera como calor; mientras

(ciclos

los residuos moleculares retornan al

para

facilitar su reutilización; la energía,

medio físico quedando aptos como nutrientes para ser reciclados.

en cambio, es unidireccional, es

3.1. LA CADENA ALIMENTARIA

esta

decir, fluye en una sola dirección, predestinada

salir

ecosistema

como

vías

indispensables

son

calor.

del

Ambas para

En la unidad 1 aprendimos, que el eficiente uso de los recursos naturales

generar vida en el ecosistema;

por los seres vivos es una consecuencia de la especialización que se ha

su funcionamiento se rige por el

logrado para este fin, es el resultado de la evolución por selección natural

principio de estabilidad, condición

que permite a los organismos utilicen eficientemente los recursos que la

que permite a los ecosistemas

naturaleza les ofrece. Gran parte de la biomasa generada por los productores

contar con sus propios mecanismos

es empleada en su funcionamiento, y la restante está disponible para

cibernéticos(Homeostasis).

utilizarse en el siguiente nivel trófico (o de los consumidores) bajo la forma de carbohidratos, lípidos, proteínas, etc., allí es transformada en nueva biomasa.

La energía que se transfiere por una cadena alimentaria procede

La transferencia de la biomasa por la cadena alimentaria es continua

hasta culminar como CO2 , agua y energía. La energía liberada es necesaria

específicas llamadas ATP (adenosín

para el funcionamiento del ecosistema y parte de ella se disipará como

trifosfato),

calor. La transferencia energética es más eficiente cuando existe un

durante la respiración del ser vivo;

número mínimo de niveles. Durante el desplazamiento de la energía por

que, siendo elevado el porcentaje

la cadena alimentaria, el metabolismo emplea un elevado porcentaje

que será consumido por éste, de

de la energía existente en la biomasa, estimándose que, solo el 10% de

conformidad

la biomasa estará disponible para las poblaciones del siguiente nivel

termodinámicos. “La tendencia es

trófico, comportamiento conocido como la ley del diezmo ecológico.

pasar de un estado concentrado o

La posibilidad que tiene un organismo de comer o ser comido es

biogeoquímicos)

una

condición

propia

inherente

una

cadena

trófica.

moléculas las

transportadoras que

con

los

forman

principios

eMergía (alta energía) a otro más disperso y menos útil (calor)”.

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3.2. RESILIENCIA La capacidad que tienen los seres vivos

admitir

situaciones

difíciles o adversas en diversos contextos ambientales se conoce como

resiliencia.

Son

actitudes

subjetivas que pueden adoptarse de diversas formas por un individuo para mantener la diversidad, la redundancia, o la búsqueda de

3.3. PRODUCTIVIDAD O BIOMASA

nuevas conectividades que faciliten

La radiación solar que alcanza la superficie terrestre lo hace de diversas formas,

los

autocontrol.

puede ser como UV, luz o radiaciones infrarroja. Se asume, que del total que

Ecológicamente se entiende como

alcanza la superficie terrestre, sólo el 1% está disponible para los organismos

la capacidad que tiene un sistema

autotróficos, que la transformarán en biomasa; la mayor parte será reflejada

para asimilar las perturbaciones que

por la atmósfera, las nubes y la superficie terrestre; esto significa, que sólo

se suelen presentar en su entorno,

el 0.03% de la energía solar está disponible para los fotosintetizadores.

mecanismos

sin alterar significativamente, su estructura o funcionalidad. En este contexto, todo sistema es capaz de recuperar su estabilidad, cuando desaparezca el estímulo perturbador (Holling,1973).

La producción de biomasa por los vegetales corresponde a la conocida como productividad primaria bruta (PPB), la misma que está supeditada a determinados factores ambientales, como la cantidad de agua y las temperaturas disponibles. Cuando ésta empieza a utilizarse se le denomina Productividad primaria neta (PPN), y se la define como la velocidad con la que la fotosíntesis produce y almacena la energía como

“La resiliencia está determinada por

biomoléculas en los tejidos vegetales; no se incluye, en ella, la utilizada

los llamados factores ambientales

durante el metabolismo (respiración, crecimiento y reproducción). Esta

limitantes existentes en el hábitat

biomasa se desplazará por todos los niveles de la cadena alimentaria.

ocupado por el ecosistema. Se ha determinado que las variaciones de la humedad, temperatura, presión atmosférica, entre otros, condicionan la resiliencia”.

La productividad secundaria (PS) transcurre a través de una cadena alimentaria compuesta por seres heterotróficos (consumidores); los que son dependientes de la PPN, disponible en los alimentos de origen vegetal; los primeros en utilizar la PPN pertenecen al primer grupo de consumidores llamados herbívoros por alimentarse de vegetales. Luego se encuentran los omnívoros que utilizan como fuente energética a los herbívoros y otros animales; culminando en los carnívoros que pueden ser depredadores o carroñeros ubicándose en el extremo de la cadena alimentaria como se explicó en la unidad anterior. La cantidad de energía que se almacene en los niveles heterotróficos depende de la capacidad de “asimilación” de los alimentos consumidos. La productividad neta de la comunidad (PNC) define el almacenamiento de biomasa no utilizado por los heterótrofos, es decir, la producción primaria neta menos la productividad secundaria, durante un período de tiempo determinado.

PPN – PS = PNC

El contenido energético restante, que se encuentra en los residuos orgánicos, se va acumulando a medida que se transfiere por la cadena alimentaria. Ellos serán utilizados por los descomponedores (detritívoros) responsables del retorno de la biomasa a su condición de nutrientes y estar disponibles para los organismos autotróficos y reiniciar el ciclo biogeoquímico.

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3.4. FUNCIONAMIENTO DEL ECOSISTEMA Aprendimos que todo sistema requiere de una fuente energética que le permita mantener su organización, en condiciones entrópicas mínimas. En los biosistemas la entropía va produciéndose durante la respiración, mecanismo que les permite obtener la energía contenida en la biomasa. Aprendimos que la respiración utiliza la llamada eMergía (energía de alta calidad) contenida en los alimentos. Esta será liberada, ordenadamente, durante el funcionamiento del sistema, y se eliminará como calor (energía de baja calidad). Este mecanismo termodinámico permite, que la renovación ecológica sea permanente, el flujo y la transferencia de energía por un ecosistema hace factible la vida en los biosistemas. “Cuanto mayor sea la biomasa, mayor será su costo de mantenimiento, pero si el tamaño de las unidades de biomasa (los organismos individuales, por ejemplo), es grande (como la vegetación en un bosque) el mantenimiento antitérmico por unidad de biomasa disminuye”.

UNIDAD 4

LOS RECURSOS NATURALES Y LA ACTIVIDAD ANTROPOGÉNICA

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4.1.

TECNOECOSISTEMAS

Se entiende por actividad antropogénica

El desarrollo de la ciencia y la tecnología ha permitido, que, además de

todo proceso humano que provoca efectos

los ecosistemas, existan sistemas creados por el hombre conocidos como

negativos. Las perturbaciones globales como

tecnoecosistema. Un tecnoecosistema es un sistema artificial integrado

el cambio climático, el incremento de la

por un conjunto de elementos tecnológicos interdependientes, que actúan

infraestructura urbana, son consecuencia del

en un entorno físico (o virtual) estableciendo una nueva red integrada por

crecimiento demográfico, las migraciones,

el orden social, la economía y la tecnología. La explosión demográfica ha

los cambios en el uso del suelo y la

convertido a las ciudades en enormes comunidades, que están alterando a

contaminación están alterando la ecósfera,

los ecosistemas naturales de su entorno. Este nuevo ordenamiento se conoce

término referente a un ecosistema entendido

como tecnoecosistema, que compite con los ecosistemas naturales a los

desde un enfoque holístico, como ecosistema

cuales parasitan; es un contexto que requiere de nuevas formas de conexión

planetario formado por la atmósfera, la

que garanticen el sostenimiento de las nuevas formas de vida existentes,

geósfera, la hidrósfera y la biósfera, como

más positivas y mutualistas que las ya existentes deben satisfacer las nuevas

también su funcionamiento. El impacto de

necesidades.

las condiciones climáticas en cada región,

La actividad antropogénica ha desbordado la productividad de los ecosistemas

sumado a los derivados de las actividades

naturales para lo que, en su afán de morigerarla, el hombre recurre al

antropogénicas

climático

suministro de los llamados subsidios energéticos (naturales o ecoindustriales),

global, han provocado cambios ambientales

que reduzcan los costos de mantenimiento y se incremente la productividad.

importantes que conllevan, implícitamente,

Son subsidios energéticos el viento y la lluvia en un bosque; el suministro de

fertilizantes o plaguicidas también se consideran como subsidios artificiales.

desertificación, que afecta cada vez más a las

En un cultivo o actividad agroindustrial, el trabajo realizado por animales o

superficies cultivables. “La desertificación

la actividad humana se consideran como subsidios energéticos; recordemos,

constituye, fundamentalmente, un problema

que todo sistema se rige por las leyes de la termodinámica.

degradación

cambio

ambiental

como

de desarrollo sostenible”. La desertificación y el cambio climático están relacionados y han despertado interés por investigar el impacto de los factores climáticos sobre distintos

El empleo inadecuado de los subsidios energéticos provoca inestabilidad de los ecosistemas, que inclusive puede inducirlos a su desestabilización o destrucción.

4.2. PRODUCTIVIDAD Y BIODIVERSIDAD

procesos de degradación y sobre la capacidad del suelo para amortiguar

En los ecosistemas naturales la productividad se sustenta en su biodiversidad,

la tendencia del calentamiento global.

es decir, que si esta aumenta también lo hará la productividad; otros factores

Dicho

generar

son los edáficos del entorno, que determinan su productividad. Estudios

argumentos para realizar actividades de

experimentales realizados por Tilman (1999) demostraron, que el incremento

mitigación y / o adaptación enfocados,

de la productividad es una consecuencia de la riqueza en nutrientes que

principalmente en el desarrollo de la

poseen los suelos, ellos son determinantes del número de las llamadas

agricultura sustentable, buscando que

especies dominantes en una comunidad, afectando su biodiversidad; este

las futuras generaciones no carguen con

riesgo debe ser evaluado en los ecosistemas naturales, después de haberles

los problemas ambientales que se puedan

suministrado subsidios energéticos (Odum y Barret, 2000).

conocimiento

debe

evitar y que logren satisfacer sus propias necesidades.

Estudios realizados en ecosistemas dulceacuícolas afirman, que podrían desaparecer, si se abusa del uso de fertilizantes fosfatados o nitrogenados, sustancias estimulantes de la acumulación de residuos orgánicos en los cuerpos de agua continentales, que estimulan la proliferación de determinadas algas filamentosas por un proceso conocido como eutrofización de las aguas, proceso provocado por el exceso de nutrientes en el agua, procedente de la actividad antrópica.

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Algo similar se ha observado, cuando se utilizan las aguas residuales, llamadas también aguas servidas, que proceden de cualquier tipo de agua cuya calidad fue afectada negativamente por la actividad antropogénica y que se utilizan en el riego de los sembríos. Ellas estimulan el desarrollo de hierbas agresivas, consideradas como malezas, plantas que crecen en forma invasiva impidiendo el desarrollo normal de otras especies y estableciendo condiciones que algunos insectos trasmisores de enfermedades requieren para su propagación. Los campos de cultivo y los cuerpos de agua constituyen una grave amenaza para la biodiversidad, la resiliencia y la estabilidad del equilibrio. La necesidad de producir más alimentos y/o producir bienes de mercado y servicios para brindar bienestar a una sociedad en permanente crecimiento que atenta contra la diversidad y la calidad ambiental. La explosión demográfica urbana exige mayor productividad, principalmente, de alimentos que requieren del suministro de fertilizantes, sustancias ricas en fosfatos, nitratos y potasio, sustancias que incrementan la concentración de los ya existentes.

4.3. EL AMBIENTE ENERGÉTICO La biósfera está inmersa en un ambiente de intensa radiación solar y térmica permanente, son factores responsables de la regulación climática, del estado físico del agua (líquido, sólido o como vapor). Aprendimos, que solo una pequeña fracción de la radiación solar es transformada en biomasa. Por otro lado, la regulación térmica es determinante de las características edáficas, del agua y la vegetación, además facilitan la formación de las nubes. Los ecosistemas suministran una cantidad sustancial de este tipo de radiación bajo la forma de energía calórica. La radiación térmica puede producirse en cualquier superficie u objeto cuya temperatura sea superior al cero absoluto, que será absorbida en un alto porcentaje por la biomasa. La variación energética diaria es importante, pues varía en relación con las zonas geográficas; por ejemplo: en lugares como las punas, los desiertos o las tundras alpinas, la variación energética diurna es mayor que la nocturna; en los cuerpos acuáticos, el agua profunda, o en el interior de un bosque tropical, la radiación es prácticamente constante durante las 24 horas del día. Factores ambientales como el agua, la biomasa, la latitud, la nubosidad y las estaciones regulan las fluctuaciones que se presentan en el ambiente, facilitando y mejorando las condiciones para la existencia de vida. La evaporación del agua y la presencia de vientos facilitan la disipación de energía solar, que culmina cuando se refleja como calor hacia la atmósfera. La tierra se comporta como un sistema en permanente equilibrio energético; cualquier factor que interfiera con la salida de la radiación térmica facilitará el ascenso de la temperatura, factor que se considera como la causa principal del cambio climático, variación global del clima de la Tierra debido a causas naturales, pero principalmente por la actividad antropogénica, que se traduce en la utilización de los combustibles fósiles, deforestación de bosques y otras producidas en el ámbito industrial, agrícola y transporte, entre otros. La productividad de un ecosistema es consecuencia de las transferencias energéticas, la presión climática, la contaminación y algunas otras circunstancias que afectan la salida de la energía del ecosistema. Como ya se explicó, los subsidios energéticos empleados en el incremento de la productividad impiden la salida del calor respiratorio, necesario para mantener la estructura biológica. La transferencia energética a través de un ecosistema es relativamente breve, cualquier cambio que tenga lugar en alguno de sus niveles repercute en los demás.

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4.4. EXPLOSIÓN DEMOGRÁFICA Y EL DESARROLLO SOSTENIBLE

Conflictos sociales y el deterioro ambiental. Son los conflictos bélicos los que más dañan el entorno ambiental, contaminan los recursos hídricos y los suelos, destruyen los cultivos y los bosques, eliminando muchos organismos vivos. Sin embargo, lo que atenta contra

La población humana permaneció estable hasta mediados del siglo XVIII, luego empieza a incrementarse considerablemente, habiéndose estimado, que en el año 1950 alcanzó los 2,500 millones de habitantes; para alcanzar en el año 2000 los 6,000 millones, en el 2011 se alcanzó la cifra de 7,000 millones de habitantes. Roland explica, que la explosión demográfica se debe a las nuevas condiciones de vida establecidas por la revolución industrial, que incrementó la producción de alimentos y de mejoras sanitarias que, gradualmente fueron lográndose. El informe “La situación demográfica en el mundo, 2014” (ONU, 2014) explica, que la población mundial alcanzó los 7,200 millones de habitantes, esperándose, que para el 2050 se incremente en unos 2,000 millones más, además debe esperarse, que este incremento sea diferenciado, es decir, será mayor en las zonas de menor desarrollo con tendencia a concentrarse en las zonas urbanas, siendo menor en aquellas donde el desarrollo es mayor. Concluye afirmando, que el problema de la demografía mundial está relacionado con la aparición de nuevos patrones de vida llámense fertilidad, mortalidad, migración, urbanización y envejecimiento.

Se espera que la

juventud se incremente y permanezca, relativamente, estable en los próximos 35 años, igual tendencia se presentaría en el estrato adulto. El Informe del Trabajo referido al “servicio del desarrollo humano” elaborado por el PNUD (2015) manifiesta, que el crecimiento económico comienza en la segunda mitad del siglo XX, ha sido enorme y sin precedentes en los últimos tiempos; lapso en el que se ha enriquecido un porcentaje reducido de la población, sumiéndose en la pobreza a la gran mayoría - unos más pobres que otros-. Al respecto, el Banco Mundial (1991) informa, que, en “los últimos 40 años se han duplicado las diferencias entre los 20 países más ricos y los 20 más pobres”. El explosivo crecimiento demográfico ha generado graves problemas sociales, que están perjudicando a los ecosistemas. Entre estos eventos se tienen los siguientes:

nuestro ambiente en mayor medida es el uso y explotación irracional de los recursos naturales, por la actividad humana, en una actitud causante de los impactos ambientales, que son producto de una actividad humana, que alteran el ambiente asumiéndose una alteración del equilibrio ambiental. Muchas actividades son consideradas vitales para la humanidad (Brown, 1998; Folch, 1998), por ejemplo, en los recursos hídricos se emplean artes y aparejos (redes de arrastre o la obstaculización de las desembocaduras de los ríos), que destruyen importantes centros de pesca alterando irreversiblemente, la biodiversidad del cuerpo acuático. Con frecuencia el ambiente es considerado como una víctima olvidada (Diamond, 2006).

LA DEFORESTACIÓN AMBIENTAL. Según Smith y Schwartz (2015) la deforestación convierte los bosques en otro tipo de entorno en el que se ha reducido significativamente la cubierta forestal al haberlo considerado para otros fines. La definición incluye la conversión de un bosque en plantaciones agrícolas, pastizales, en reservas de agua y/o áreas urbanas. Esta definición fue admitida por la FAO (2012). La deforestación puede ser provocada por la actividad humana o por la naturaleza. Los bosques son recursos naturales que rápidamente se están depredando (FAO 2016), habiéndose calculado, que, en los últimos 100 años, se ha devastado el 50% de la masa forestal existente. El mayor impacto afectó el 50% de las selvas tropicales, con resultados impredecibles habiendo provocado el incremento del efecto de invernadero, al haber disminuido la tasa de absorción del CO2 por haber desaparecido la actividad fotosintética simultáneamente se afecta al recurso hídrico, pues, la pérdida de la cubierta forestal acelera la erosión de los suelos por haberse reducido la filtración del agua impidiendo su reposición en el subsuelo. Los bosques son el hábitat natural de muchos organismos terrestres, por lo que su desaparición implicaría la desaparición de gran parte de la biodiversidad (Delibes y Delibes, 2005).

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4.5. CONTAMINACIÓN Las erupciones volcánicas son procesos naturales

4.6. LA MAGNIFICACIÓN ECOLÓGICA

considerados, con frecuencia, como la causa principal

La magnificación biológica es la tendencia que tienen

de la extinción de muchas especies; son las primeras

algunos contaminantes de concentrarse en los niveles

manifestaciones de la contaminación natural que

tróficos sucesivos de una cadena alimentaria. La

aparecen en el registro fósil.

similitud molecular y las propiedades químicas que tienen algunos contaminantes con los nutrientes

actividad

antropogénica

contribuye

facilita que sean absorbidos por los organismos vivos,

contaminación ambiental, esta actitud, gradualmente

sin embargo, no pueden ser metabolizados y se irán

se ha incrementado, a medida que las poblaciones

acumulando en sus tejidos, para ser transferidos a los

crecían, al extremo que han alcanzado valores críticos

siguientes niveles tróficos hasta convertirse en tóxicos

que ya afectan a la ecósfera. Este comportamiento

por la acumulación alcanzada.

denominado contaminación antrópica es muy diferente de la natural, sea física, química o biológica. La

Algunos insecticidas, como el DDT o los desechos

contaminación antrópica se genera de dos maneras,

radiactivos,

como resultado de la actividad doméstica y/o industrial,

Estados Unidos, por ejemplo, se investigó la fragilidad

o por la acumulación de los desechos humanos en los

que mostraban los cascarones de los huevos del águila

llamados vertederos o rellenos sanitarios, formas

americana, que dificultaba su eclosión; la investigación

de contaminación consideradas como formas de la

concluyó, que, la causa principal del problema era la

contaminación directa. La contaminación indirecta es

presencia residual del DDT que al irse acumulando en el

producida por la agroindustria.

tiempo afectaba al cascarón.

muestran

este

comportamiento;

La contaminación ambiental por mercurio en los Con la industrialización agudizó la acumulación de los

cuerpos de agua genera su acumulación en los peces

desperdicios y desechos originados por el descontrolado

afectando su salud pues actúa como una toxina muy

uso de los combustibles fósiles. Asociado a este

potente cuando alcanza concentraciones y niveles muy

problema, surgen los problemas de salud pública, pues

elevados. Sustancias como el mercurio son inocuas

los cuerpos de agua y la atmósfera se convierten en

cuando se encuentran en mínimas concentraciones,

depósitos de residuos orgánicos domésticos, que son

se tornan nocivas cuando se acumulan por no poderse

biodegradables de origen vegetal o animal generados

metabolizar.

en el ámbito domiciliario y comercial. La evaluación del daño provocado alcanza valores críticos, especialmente, en el entorno de las grandes urbes caracterizadas por tener un rápido crecimiento demográfico; ellas producen

4.7. ENFRENTAR EL DETERIORO AMBIENTAL

ingentes cantidades de residuos sólidos (RSU), por lo

Actualmente, el deterioro ambiental es una de las

que Vega, L. (2017) considera que la contaminación

mayores amenazas para nuestro planeta. Son diferentes

antrópica está alterando los ecosistemas al destruir su

los factores que pueden provocarlo, considerándose

biodiversidad.

como una consecuencia de la llamada “cultura del

Existe un principio simple y práctico que es consecuencia

descarte” y es importante identificarlos correctamente,

del comportamiento humano, afirma que “todo aquel

para corregirlos y buscar soluciones. El Club de Roma en

que contamine tiene la obligación de descontaminar

sus aportes para el desarrollo sustentable y equilibrado

o tratar sus desechos o residuos”, contexto dentro del

de la humanidad ha publicado varios informes

cual, es posible identificar la causa de la contaminación

relacionados con los paradigmas básicos de una nueva

y que pueden definir las responsabilidades legales de

teoría de los ecosistemas que puede sintetizarse en los

quienes contaminen. La contaminación atenta contra la

siguientes postulados:

calidad de vida.

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El estudio de los sistemas complejos debe tener un

La sobrepoblación ha provocado un gran impacto

manejo holístico.

ambiental al extender su crecimiento urbano hacia

La cooperación debe prevalecer sobre la competencia

áreas de cultivo y haber incrementado la explotación y

cuando se trata de los recursos naturales u otros, que

el uso excesivo de recursos no renovables con el fin de

se hallen al límite de desbordarse, o cuando se estudia

abastecer las necesidades de los seres humanos

la planificación de las comunidades humanas dentro de

La destrucción y ocupación del hábitat de otros

un desarrollo ordenado y sostenible.

organismos es una consecuencia de la deforestación,

Se asume, que la planificación debe regirse por un

está sucediendo en las selvas tropicales, donde

sistema autorregulable que garantice su equilibrio o

los cultivos agroindustriales han desplazado a los

estabilidad. E. Odum manifiesta que la solución de

organismos vivos hacia otros lugares hasta provocar su

este dilema ya se está dilucidando en conferencias

extinción.

internacionales involucradas con la integración de

El calentamiento climático es consecuencia del mal

la ecología y la economía ( Jansson, 1984). La revista

uso que se viene haciendo de los electrodomésticos

Ecological. Butzer, K (1980), citado por Odum, expresa,

que permanecen conectados, usar bombillas que se

que una civilización como cualquier sistema se hace

calientan demasiado, son pequeñas acciones que

inestable, y empieza a desintegrarse, cuando su costo

calientan nuestro planeta.

de mantenimiento es alto; lo cual ocurre cuando los

Producción

proyectos correspondientes llegan a las manos de

industriales.

una burocracia que demanda demasiado del sector

Contaminación ambiental.

excesiva

desechos

orgánicos

productivo.

4.8. RIESGOS DE LA CONTAMINACIÓN ANTRÓPICA

En el contexto del impacto ambiental se han

Actividades humanas como la ganadería o la agricultura,

desarrollado concepciones conocidas como los pasivos

suelen eliminar la vegetación de un ecosistema, actitud

ambientales, que se las define como situaciones

encaminada a la disminución de su biodiversidad, que

ambientales generadas por el hombre en el pasado y

a la par destruye hábitats e incrementa la erosión del

que progresivamente se han deteriorado en el tiempo,

suelo contaminando el agua, aire, suelo y provocando

constituyéndose en un riesgo ambiental y de la calidad

deforestación e incendios, entre otros.

de vida de los seres vivos; son perjuicios ambientales

El Homo sapiens sapiens, es la especie de mayor éxito

que no fueron previstos, mitigados o eliminados

en la naturaleza, acostumbrado a no compartirla con

durante la aplicación de una actividad antrópica, y que

los demás seres vivos; poseedor de una cultura y de un

están pendientes de solución. Para Garzón (2012) es una

comportamiento socioeconómico, que le garantizan

deuda social pendiente con el ambiente, es un problema,

su bienestar; sin embargo, para ello se requiere de

que, dentro del esquema de gestión ambiental, es difícil

ingentes cantidades de energía; estas necesidades

de solucionar por requerir de grandes inversiones

están en permanente cambio y marchan al ritmo del

económicas; son situaciones que suelen terminar

avance científico-tecnológico.

como trámites burocráticos intrascendente, y que

Lo expuesto está asociado con las alteraciones

lamentablemente deben ser asumidas por el estado.

ambientales descritas, que producen con exageración

Una comunidad posee su propia biodiversidad, legado

de desechos orgánicos e industriales; en otros términos,

de la selección natural que ejerce su entorno, que, en

son el resultado de la cultura consumista y de descarte

su acepción más amplia corresponden a las regiones

en la que se vive y que afecta la sostenibilidad de la

biogeográficas, que son áreas extensas de la superficie

biósfera.

terrestre, delimitadas por su vegetación natural y que

Cómo impactan las actividades antrópicas al

comparten características ecológicas distintivas.

ambiente: Alterando los biosistemas naturales a nivel local,

4.9. IMPACTO AMBIENTAL Y BIODIVERSIDAD

DE LA ECOLOGÍA A LAS CIENCIAS APLICADAS | DR. LUIS OBLITAS QUISPE

Debe advertirse la existencia de similitudes ambientales

Una mejora de la productividad puede conseguirse

(equivalentes) donde pueden evolucionar especies, que

mediante la aplicación de los “cultivos mixtos” cuando

genéticamente, son diferentes, pero que se desarrollan

se trata de monocultivos.

en nichos ecológicos, que también son parecidos, y que,

“Las civilizaciones precolombinas lo practicaron y

por lo tanto, se trata de especies diferentes que cumplen

combinaban, por ejemplo, la siembra del maíz con

con funciones similares, denominados equivalentes

frejoles”.

ecológicos. Se trata de especies que habitan nichos

En el contexto de la biodiversidad y la satisfacción de las

similares en ecosistemas distantes, por ejemplo, los

necesidades humanas debe destacarse la trascendencia

canguros son herbívoros australianos equivalentes del

de la diversidad genética, pues ella almacena el total de

bisonte y de los antílopes que habitan en los pastizales

las características hereditarias que tienen las especies.

norteamericanos y africanos respectivamente.

Se asume que cuando una población disminuye drásticamente quedan escasos individuos para poder

Los organismos vivos, incluido el hombre, están

evitar su extinción. A mayor diversidad genética, las

desplazándose permanentemente, invadiendo nuevos

especies tienen mayores probabilidades de sobrevivir

espacios por razones diversas. El comportamiento

ante los cambios ambientales. Las especies con poca

humano, es la principal causa que provoca alteraciones

diversidad genética tienen mayor riesgo de desaparecer

en su entorno, puede hacerlo, por ejemplo, modificando

ante las alteraciones ambientales.

su entorno cuando introduce nuevas especies, o

elimina a otras deliberada o inconscientemente. Se

agroindustrial, no sólo atenta contra la biodiversidad,

asume, que la incorporación o sustitución una especie,

también lo hace contra la diversidad genética; razón

está supeditada a la disponibilidad de un espacio que le

por la que instituciones científicas, políticas y públicas

permita constituir su nicho ecológico.

presionan a los sectores gubernamentales para que

riesgo

priorización

producción

opten por políticas que preserven la biodiversidad de sus especies silvestres y se identifique y proteja a

4.10. BIODIVERSIDAD VS SATISFACCIÓN DE NECESIDADES

las especies en riesgo de extinción. Algunos países

La explosión demográfica exige la satisfacción de

variedad de plantas alimenticias y evitar la posibilidad

nuevas necesidades básicas que van apareciendo

de su posible extinción. Las culturas precolombinas

en la comunidad como una consecuencia del avance

seleccionaban y almacenaban las mejores semillas de

tecnológico, que va promoviendo la utilización de

las plantas que servían de alimento.

desarrollados están creando los llamados bancos génicos (germoplasmas) con la finalidad de preservar la

los recursos naturales existentes en su entorno, considerados como de una mejor cotización económica. Por ejemplo, la necesidad de alimentos ha intensificado las prácticas agrícolas y silvícolas (Odum) en perjuicio de la biodiversidad de la comunidad. Estas nuevas prácticas requieren de los suministros energéticos para la eliminación de las llamadas “malas hierbas”, actividad que constituye un impacto ambiental desestabilizante del equilibrio ecológico, que requiere de fuerte inversión económica y que soslaya la trascendencia que tienen en los monocultivos, así como lo es la presencia de insectos para mejorar las condiciones ambientales. Debe

advertirse,

que

las

malezas

consideradas

como indeseables, pueden ser beneficiosas para los monocultivos, del mismo modo que la presencia de insectos mejora las condiciones edáficas.

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4.11. DEPREDACIÓN DE LOS RECURSOS NATURALES

Los problemas sociales son manifestaciones concretas del deterioro de la calidad de vida de un sector social. El problema de la tierra es común en todos y está ligada a la pobreza que es aguda y extrema en algunos países.

La depredación, por definición es el consumo de un organismo (la presa) por parte de otro organismo

La transformación de la estructura social autoritaria es

(el depredador); esta relación se mantiene mientras

posible, aunque difícil y complicada por la inexperiencia

las densidades de ambos grupos se mantengan

de nuestros pueblos.

equilibradas entre sí. Los modelos explicativos de

La ONU ha planteado retos y desafíos ambientales a

estas relaciones son explicados por Lotka-Volterra,

la comunidad internacional, con la finalidad de luchar

Rosenzweig y MacArthur.

contra la pobreza, la inequidad y la injusticia social, adaptándose

evitar el agotamiento y deterioro de los recursos

(resiliencia),

naturales, frenar el cambio climático, lograr la paz

antropocentrismo considera al ser humano como

mundial entre otros, como objetivos para lograr un

centro de todas las cosas y el fin absoluto de la creación,

crecimiento sostenible.

Como sus

los

ecosistemas

alteraciones

están

ambientales

causando alteraciones ambientales, muchas de los cuales provocan su devastación por contaminación, por

El antropocentrismo egoísta y consumista genera

la erosión de los suelos debido a la deforestación o a la

condiciones que desestabilizan la naturaleza, por

eliminación de los bosques.

ejemplo, la explosión demográfica, desafía a la

La cultura del uso y descarte prioriza la utilización

naturaleza y la subestima, arriesgando el desarrollo que

de los recursos naturales, sin haber previsto lo que

debería tener.

puede suceder cuando no se cuente con ellos en un

Tres siglos atrás, el crecimiento de la población

futuro cercano; como lo advierte Vega, “es necesario

humana era similar a la de cualquier especie animal, no

desarrollar una cultura de emergencia evolutiva

superaba los mil millones de habitantes, era estable, sin

basada en la experiencia humana, para poder entender

consecuencias críticas para su entorno; sin embargo,

y comprender la problemática ambiental causada

cuando comienza la domesticación de las plantas y los

por las transformaciones y trasgresiones, que el

animales, el crecimiento poblacional anual empieza a

antropocentrismo está causando en los ecosistemas,

incrementarse sustantivamente llegándose a controlar

sin contar con las soluciones posibles”. La incorrecta

a través de actividades antropogénicas inmorales como

utilización

las guerras, las enfermedades o la falta de alimentos que

del

conocimiento

científico-tecnológico

provoca situaciones de alto riesgo en la preservación de

incrementan la tasa de mortalidad en las poblaciones.

los recursos naturales.

En este nuevo contexto se incrementa la tasa de natalidad superando, largamente, a la de mortalidad.

4.12. DETERIORO DE LA CALIDAD DE VIDA

avances tecnológicos que iniciaron la era industrial necesitaron materia prima para consolidarse, se requería de muchos recursos naturales para mejorar sus condiciones sanitarias y alimentarias, reflejándose

La “cultura de desorden” generada por la explosión

en una mejor calidad y expectativas de vida de la

demográfica ha permitido la aparición de grupos

población.

sociales reducidos por la acumulación de la riqueza,

proveniente de la explotación irracional de los recursos

antropocéntrica,

naturales empleando métodos poco heterodoxos, en

trata de enmascarar los riesgos y daños que están

los que prevalece la utilización de contaminantes y sus

alterando la naturaleza, no propone respuestas

variantes. Se ha establecido que:

que afronten de manera práctica y económica,

La pobreza extrema es la consecuencia más grave del

un estilo de vida que los evite, garantizando una

deterioro de la calidad de vida.

perspectiva que lo proteja y la conserve en el

esta

nueva

cultura,

individualista

básicamente

consumista,

tiempo. El ser humano parece estar programado para su autodestrucción.

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INVITACIÓN AL BANQUETE DE LA NATURALEZA “Un hombre que nace en un mundo que se presupone su propiedad, si no puede obtener los alimentos de sus padres, a los cuales puede justamente demandarlos; si la sociedad no requiere su trabajo, no tiene ningún derecho a la menor porción de alimento, en realidad, no debe estar donde está. En el gran banquete de la Naturaleza, no hay cubierto vacante para él, Ella le ordena que se vaya”

UNIDAD 5

LA COMUNIDAD BIOTICA Y BIOCENOSIS

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5.1. LA COMUNIDAD BIÓTICA: el nicho ecológico Aprendimos en las primeras unidades, que el nivel ecológico más alto es una comunidad, que resulta de la interacción establecida entre poblaciones que pertenecen a diversas especies establecidas en un determinado biotopo. Cada población posee un determinado nicho ecológico, que define a una estrategia competitiva de supervivencia utilizada por la especie para satisfacer sus necesidades, así como también para confrontar a otras especies, es una actividad regulada por los factores ambientales de su entorno. Hutchinson considera que, “en la definición de nicho ecológico existen dos alternativas: una referida a la expresión de vida de una determinada población condicionada por los recursos existentes en el hábitat que ocupa una especie, así como por sus relaciones interespecíficas establecidas (llámese competencia o depredación), que permiten su identificación como un nicho ecológico real; y otra que define a las potencialidades que le son inherentes a su condición de especie y lo fortalecen en su hábitat, que no se incluyen en los vínculos interespecíficos, conocido como el nicho ecológico potencial . Aprendimos que, en toda comunidad existen dos tipos de especies vegetales: las llamadas dominantes que predominan en ella, por ejemplo, un bosque de eucaliptos; y las especies raras que están formadas en peligro por poblaciones de tamaño reducido, sin que ello signifique ser vulnerables o estarlo en un futuro inmediato, son escasas, pero son numerosas. Su presencia es trascendente en la comunidad, pues, son determinantes de su estabilidad. Odum considera un tercer grupo a las que llama especies puntuales, que son especies que producen un efecto desproporcionado sobre la naturaleza en relación con su abundancia; son capaces de afectar a los organismos en un ecosistema, el cual puede experimentar un cambio dramático si desapareciera una de ellas, aunque se tratara de un pequeño componente del ecosistema en medidas de biomasa o productividad. Es un concepto aceptado en la conservación ambiental por cumplir con una función reguladora del funcionamiento de la comunidad. La biodiversidad está amenazada por el deterioro ambiental es una circunstancia cada vez más persistente, con tendencia a volverse incontrolable y provocar la extinción de un ecosistema. Ante esta tendencia, la ecología plantea soluciones enmarcadas dentro del análisis de algunos conceptos relacionados con el nicho ecológico y el manejo de la biodiversidad. La eliminación de cualquier especie – abundante o rara- en un ecosistema lo alterará dramáticamente. La competencia por un mismo nicho ecológico culminará con la alteración estructural de la comunidad y, por tanto, afectará su funcionamiento.

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5.2. CRECIMIENTO DE LAS POBLACIONES

Estas son más evidentes en las zonas conocidas como

Una población resulta de los vínculos que se establecen

Además, la radiación solar es determinante para la

templadas, allí, las diferencias entre las temperaturas medias diarias de invierno y verano suelen ser extremas.

entre los individuos que integran una especie habitando un mismo biotopo; su existencia es determinante en la existencia de una comunidad. Es el engranaje sinérgico

donde

establecen

transformaciones

coevolutivas, producidas por la selección natural y los procesos genéticos. Cada población tiene su propio genoma, responsable de su variabilidad genética, siendo la reproducción sexual el proceso que facilita la combinación génica, que enriquece la información genética de la especie.

temperatura del aire, la humedad atmosférica y la luz. Los factores ambientales definen al biotopo donde habita un organismo, si las variaciones climáticas alcanzan valores críticos se convierten en factores limitantes que limitan el desarrollo de los seres vivos, sobreviviendo solo aquellos, que lo pueden tolerar. Los seres vivos requieren de algunos recursos que le son esenciales para subsistir y de condiciones ambientales óptimas. En este contexto, una población es estable, si se

La variación genética existente en una población

mantiene en equilibrio con su entorno; sin embargo,

garantiza

las condiciones ambientales suelen variar afectando su

evolución

ambiente

crecimiento; por ejemplo, una explosión demográfica

permanente cambio.

5.3. COMPORTAMIENTO DE UNA POBLACIÓN

es más significativas cuando se evalúa la densidad de una población, que creció exponencialmente, o puede presentarse un caso contrario, el desplome o colapso del crecimiento, que en ciertas circunstancias puede

En Ecología, la población es un nivel importante,

culminar con la desaparición local o total de la población

que requiere ser permanentemente evaluado, a

(o comunidad)

través de procedimientos que permitan conocer los factores ambientales a los que está expuesta, y que

Batista (2006) confeccionó un modelo, para estudiar

son determinantes de su desarrollo al regular su

el ciclo de vida de una determinada especie de

densidad, organización y funcionamiento. Los factores

ratas, el que consistió en integrar un conjunto de

ambientales eliminan a las poblaciones que no pueden

compartimentos, cada uno representando, a una fase

satisfacer sus necesidades o requerimientos; regulan

de su ciclo de vida. La interacción se estableció a través

las tasas de natalidad, supervivencia y mortalidad;

de flechas cada flecha asociada a un valor o porcentaje

propician el desplazamiento de aquella población, o

referente a los individuos que se están desplazando de

parte de ella, hacia nuevos espacios que cuenten con

una fase a otra, por ejemplo, en la fase adultos existen

los recursos que satisfagan sus requerimientos vitales;

tres posibilidades: pasar a la fase senil, morir o generar

y promueven a las nuevas poblaciones o especies, que

nuevos individuos (lactantes). Se asume, que, cada fase

se generaron por las variaciones ambientales.

consta de un número determinado de individuos. La

Cada población está determinada por sus adaptaciones

siguiente figura te propone el siguiente razonamiento:

morfofisiológicas

si una población crece exponencialmente, es porque

generaron por las variaciones ambientales, qfacilitando

la población tiene una elevada tasa de reproducción

su distribución.

que condicionará una tasa alta de transferencia de

comportamentales

que

El ser vivo perece si el ambiente no le ofrece recursos

individuos a las siguientes fases hasta alcanzar la

adulta caracterizada por tener un bajo porcentaje

temperatura, humedad, luz y nutrientes son variables

de transferencia, que como consecuencia inducirá al

que difieren de un lugar a otro, en relación con la latitud

descenso de la tasa de natalidad en el tiempo. El modelo

(región o localidad), también pueden variar en relación

es aplicable a cualquier especie.

condiciones

esenciales

para

desarrollarse.

con el tiempo, es decir, que pueden ser diarias, anuales o estacionales.

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Odum identifica la estructura y dinámica de una

la distancia que debe existir entre un individuo y otro,

población como la distribución de sus integrantes por

habiéndose identificado tres modalidades de hacerlo:

edades (distribución etaria), cada grupo etario con sus

La Distribución uniforme que es característica de los

correspondientes variantes genéticas, por ejemplo:

vegetales, en la cual cada individuo ocupa un espacio

Cada individuo es portador de sus características génicas

aislado de los demás, localizándose a distancias

establecidas durante la reproducción celular, para lo que

prudentes, que les de acceso a sus requerimientos,

todo organismo diploide (2n), está provisto de pares de

sin necesidad de competir por ellos. Se trata de una

cromosomas que proceden de sus progenitores. Estos

distribución equidistante. Esta modalidad ha sido

pares de cromosomas se reducen a la mitad cuando

diseñada por el hombre por eso es frecuente en los

se forman los gametos (espermatozoides y óvulos) por

huertos y en los campos agroindustriales.

lo que se dice que son células haploides (n). Luego de

La distribución aleatoria, es la que corresponde a

la fecundación, se reestablece la condición diploide

poblaciones que ocupan espacios donde los factores

(cigoto) para originar a un nuevo individuo cuyos genes

ambientales no son determinantes en la distribución

proceden de sus progenitores. Estos genes reciben

de los individuos por tratarse de biotopos homogéneos

el nombre de alelos, es decir, todo individuo hereda

y uniformes. Es el caso del plancton existente en los

dos alelos para cada gen, uno del padre y el otro de la

cuerpos de agua continentales.

madre; los que serán responsables de las características

La Distribución agrupada, que prevalece en la

génicas, propias de la especie. Los gametos se forman

naturaleza, se caracteriza porque los individuos de una

por una variación de la mitosis conocida como meiosis

población forman grupos con la finalidad de protegerse

o gametogénesis.

y de solucionar la dificultad de conseguir los recursos

Los alelos son alternativas que tiene un gen, que

ecológicos, que son escasos pero necesarios. Los

resultan de las modificaciones que puedan ocurrir en

matorrales y los bosques secos muestran este tipo de

las secuencias de nucleótidos que conforman la cadena

distribución.

del ADN. El conjunto de los genes constituye el genotipo (variabilidad genética), razón que explica su presencia en la composición genética de las poblaciones. La manifestación del genotipo corresponde al fenotipo, el cual puede ser un carácter o una función OTROS ATRIBUTOS DE UNA POBLACIÓN. Los individuos integrantes de una población participan

La importancia de la distribución en el estudio de las

de otros atributos como la distribución, su densidad,

poblaciones permite predecir el posible tamaño que

su ciclo biológico (edad) que van manifestándose,

puede alcanzar el hábitat que ocupa y además facilita la

gradualmente, en su estructura mediante fases

distribución por edades.

definidas, (modelo de Batista) y la sexualidad. La distribución: Las poblaciones optan por formas muy

La densidad de una población es un indicador del

particulares cuando ocupan un determinado hábitat,

número de individuos que habita un espacio y como se

que resultan de la manifestación de sus conductas

distribuyen; también se lo identifica como población

o habilidades que adquirieron para poder adaptarse

relativa para así diferenciarla de la absoluta, la cual

a los factores ambientales disponibles de su nicho

por su propio lado simplemente equivale a un número

ecológico. En el ambiente existe una serie de factores

determinado de habitantes en cada territorio. Por

que determinan la distribución de los climas y de la

ejemplo, número de venados por Km2, número de

vegetación; ellos condicionan el orden que deben

árboles existentes en un bosque, o de copépodos por

tener los individuos en su hábitat que es denominado

m3 de agua.

distribución espacial, ella expresa la distancia que debe existir entre un individuo y otro, habiéndose identificado tres modalidades de hacerlo:

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Aprendimos que se consideran dos tipos de densidad: a.La absoluta o bruta define al total de individuos

como pueden ser los alimentos, la reproducción o la evasión de las condiciones ambientales adversas. Esta

existentes en un área o volumen.

última puede realizarse mediante movimientos de

b.La Densidad relativa o ecológica se refiere al

retorno (inmigración) o de salida (emigración).

número de individuos hallados en una muestra de un

Para determinar la tasa de crecimiento de una población

área total ocupada por la población.

se emplea la siguiente ecuación:

La variación genética existente en una población

Tasa de crecimiento poblacional = (T. de natalidad - T. de

garantiza

mortalidad) + T. migración).

evolución

ambiente

permanente cambio.

5.4. DINÁMICA DE POBLACIONES El crecimiento de una población está determinado por dos condiciones fundamentales, el potencial biótico y la resistencia ambiental: El potencial biótico (máximo potencial reproductivo) La densidad estima el estado en el que se halla una

que expresa la máxima capacidad que tienen los

población empleando métodos o técnicas estadísticas,

integrantes de una población para reproducirse en

de acuerdo con lo que se desea evaluar. Puede ser uno

condiciones ambientales óptimas. Es una característica

de los siguientes procedimientos:

propia de cada especie. La resistencia ambiental es una consecuencia de la

Censos o conteos poblacionales aplicables a organismos

presión que ejerce el crecimiento de la población sobre

de gran tamaño o coloniales, que pueden ser árboles o

los factores ambientales que lo regulan evitando la

mamíferos.

superpoblación. La resistencia ambiental impide que se

Los muestreos que son aplicables a organismos

alcance el potencial biótico.

pequeños o sésiles; La captura y recaptura se utiliza en la evaluación de

Se entiende por crecimiento de una población, el

poblaciones móviles y marcados (etiquetados), que

incremento cuantitativo del número de individuos por

generalmente son vertebrados. De los datos recogidos

unidad de tiempo

puede inferirse el tamaño total de una población. La densidad es una propiedad determinada por otros factores como la natalidad, la mortalidad y la dispersión. La natalidad define el ritmo con el que se añaden nuevos individuos en la etapa reproductiva de la población. La tasa de mortalidad indica el ritmo con que desaparecen los integrantes de una población, por diversas causas, que puede ser el envejecimiento, las enfermedades, la competencia intraespecífica o interespecífica, o por los factores ambientales. Es un factor inverso a la natalidad. La dispersión o migración califica a los desplazamientos por los individuos de una población, de un espacio hacia otro, en busca de satisfacer sus necesidades básicas,

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5.5. PATRONES DE CRECIMIENTO DE UNA POBLACIÓN Cada especie posee su propio potencial biótico que explica su capacidad reproductiva, por ejemplo, se ha establecido que la capacidad reproductiva de la mosca doméstica es de 120 huevos, aproximadamente, por hembra, que darán origen a un porcentaje igual de sexos; los mismos resultados se obtendrán para todas las especies. La representación gráfica del crecimiento poblacional corresponde a la llamada curva de crecimiento que suele representarse en un sistema de coordenadas, donde el número de individuos se localiza en las abscisas, y las unidades de tiempo trascurrido en las ordenadas, condicionan la ubicación de un punto móvil (población) en función de las condiciones ambientales y del tiempo trascurrido, y cuya ubicación final corresponde al punto óptimo, alcanzado por el crecimiento cuando las condiciones ambientales facilitan la expresión del potencial biótico, que empieza a estabilizarse porque el crecimiento alcanzó su capacidad de carga o porte (K). Este último es el momento en que las condiciones ambientales empiezan a oponerse, o simplemente provoca el desplome del crecimiento hasta alcanzar un valor mínimo de supervivencia. Ambos valores (máximo y mínimo) están localizados en el eje de las abscisas o “x” que representan las condiciones ambientales. El máximo valor alcanzado (punto óptimo) nos indica que el crecimiento ha ingresado al nivel de tolerancia ambiental, a partir del cual, los seres vivos están expuestos a la regulación ambiental. Las especies poseen un potencial biótico específico determinado por la resistencia ambiental de su entorno, sin provocar su extinción. Una población en crecimiento trascurre por las siguientes etapas: Una etapa lenta de adaptación a su entorno (fase lag). Fase de crecimiento exponencial o logarítmico (fase log) a población crece rápidamente. Fase del decrecimiento está determinada por la resistencia ambiental y en ella el crecimiento poblacional empieza a declinar.

Fase de estabilización o de equilibrio se establece al alcanzar la capacidad de carga (K), que define al máximo tamaño que puede alcanzar el crecimiento en función de la resistencia ambiental.

5.6. REGULACIÓN DE LAS POBLACIONES La regulación del crecimiento de las poblaciones locales es consecuencia de la actividad de los llamados factores dependientes e independientes de la densidad. Los factores independientes afectan por igual a los integrantes de una población, cualquiera que fuese su densidad; se consideran dentro de ellos los factores climáticos o sucesos catastróficos (inundaciones, terremotos, actividad volcánica, huracanes, fuego, etc.). Los Factores dependientes, a su vez, actúan sobre las poblaciones de manera diferente y están determinados por el número de miembros que la conforman. Los parámetros que caracterizan a una población (natalidad, mortalidad, supervivencia) muestran diferentes tasas de ocurrencia, siendo pequeña, mediana o grande. La instalación de una población en un nuevo hábitat, se asume debido a la existencia de recursos necesarios, así como también, a la ausencia de competidores y depredadores; la velocidad del crecimiento va a depender de las características fisiológicas de los individuos “pioneros”, de la población inicial, así como de la proporción de sexos. La organización social que presente la población también es determinante, como es el caso de la distribución de las plantas. Según Odum E. el crecimiento de una población puede graficarse en curvas que reflejan su comportamiento que, como ya se explicó, es dependiente de la oportunidad

que

tienen

sus

integrantes

para

reproducirse y puede representarse de dos maneras o estrategias de crecimiento: El Crecimiento exponencial se caracteriza porque el número de individuos que se añade, cada generación aumenta al mismo tiempo que la población se hace más grande, sin importar su densidad, que permite que el crecimiento sea cada vez más acelerado. Algunos ejemplos de crecimiento exponencial podemos encontrarlos al analizar la reproducción de las bacterias o la dispersión de un virus, por citar algunos casos; son poblaciones muy inestables que son reguladas por el ambiente.

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El crecimiento de una población puede iniciarse con algunos pocos individuos que ingresan en un hábitat desocupado, o existen algunos recursos disponibles que pueden utilizarse. Esta forma de crecimiento es conocido como crecimiento exponencial o en forma de “J”, cuya principal característica es el explosivo crecimiento de su densidad que alcanza valores exponenciales y rápidamente se agotan algunos de los recursos requeridos, o porque se produjo una alteración ambiental que se tornó limitante, la abrupta interrupción del crecimiento induce a la condición limitante o se tornen asequibles los recursos que necesita. Este crecimiento responde a la estrategia r. El crecimiento sigmoideo (logístico) o en forma de “S” se presenta en aquellas poblaciones cuyo crecimiento está limitado por algunos factores ambientales, que se van tornando limitantes, a medida que se va incrementando. Este tipo de crecimiento, también conocido como logístico o sigmoidal es regulado por algunos recursos ambientales. En un principio crece exponencialmente para luego hacerlo lentamente a medida que los recursos van escaseando hasta alcanzar la capacidad de carga (K) punto en el que las tasas de natalidad y mortalidad se mantienen sostenidamente en el tiempo. Este crecimiento es conocido como estrategia K.

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En este contexto, la población activa un mecanismo autorregulador (retroalimentación), que controla su ritmo de crecimiento (retroalimentación negativa); cuyo funcionamiento se ilustra en la siguiente figura pudiéndose observar, como la densidad va incrementándose hasta alcanzar la capacidad de porte (K), que representa la máxima densidad que tolerará el ambiente y representa el punto de quiebre provocado por la sobrepoblación. La población puede orientarse hacia dos opciones: seguir creciendo hasta alcanzar valores de superpoblación (retroalimentación positiva) tornándose incontrolable; la población disminuirá su ritmo de crecimiento al desaparecer los efectos negativos de la resistencia ambiental (retroalimentación negativa). Sin embargo, en la naturaleza, los ciclos de vida son complejos, pueden sobrepasar la capacidad de porte, por los retrasos que pueden producirse en los mecanismos de retroalimentación, provocando oscilaciones cíclicas en la densidad.

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5.7. LEY DEL MÍNIMO DE LIEBIG Y LA LEY DE LA TOLERANCIA DE SHELFORD La supervivencia de una población está determinada por la selección natural que ejerce el ambiente sobre capacidades que tienen sus integrantes para confrontar los cambios ambientales que se susciten. J. Liebig (1873) famoso edafólogo concluyó sus investigaciones afirmando, que el crecimiento no es el resultado del control total que ejercen los recursos disponibles en el suelo sino por el recurso más escaso, afirmación que puede simplificarse de la siguiente manera “hasta el elemento más insignificante es imprescindible para la vida” Este principio se conoce como la ley del Mínimo de Liebig. La ley de la tolerancia de Shelford establece que la existencia o la supervivencia (el éxito) de una población en un determinado ámbito depende de los recursos en el existentes y de cómo se satisfagan sus necesidades. Shelford, E (1913) explica que la existencia y prosperidad de un organismo depende de la eficiencia que tenga en la utilización de sus recursos. El déficit o el exceso de los recursos ambientales establecen los límites de tolerancia. Odum formuló algunos principios conexos a la ley de la tolerancia:

Los seres vivos pueden tener un amplio intervalo de tolerancia para un factor o estar restringido para otro; debe esperarse que, aquellos organismos que soportan amplios intervalos de tolerancia tengan una distribución más amplia que los demás. Cuando las condiciones no son óptimas para un factor ecológico, este puede afectar a los demás. El nivel de tolerancia suele manifestarse durante la reproducción, afectando a la primera fase, llámese huevos, semillas, embriones, brotes o larvas. En ecología, el grado de tolerancia se expresa en términos que van precedidos de los prefijos esteno y euri para calificar si la tolerancia es mínima o muy amplia, respectivamente, por ejemplo, aplican los conceptos estenohalino y eurihalino para calificar la mínima o máxima tolerancia referente a la salinidad; estenofago y eurifago se refieren a la baja o amplia tendencia a la necesidad de alimentos; estenoico y eurinoico se refieren a la baja o alta tolerancia que se tiene respecto a un factor ambiental Esta terminología es aplicable a nivel de población, comunidad y ecosistema.

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5.8. INDICADORES ECOLÓGICOS Aprendimos que los organismos vivos se desarrollan en ambientes adaptados a un amplio rango de tolerancia, por lo que se las identifica como “especies estenoicas” y se les puede diferenciar de aquellas que son menos tolerantes a las variaciones, se les llama “eurioicas”. En el primer grupo se reúnen aquellas especies que son menos tolerantes a las alteraciones de los factores ecológicos, razón por la que son consideradas como indicadores ecológicos. En este contexto Odum considera, por ejemplo, que las especies raras son los mejores indicadores ecológicos cuando se evalúa un pastizal que está sometido a un excesivo pastoreo. Otros investigadores optan por la utilización de algunos índices de diversidad para determinar a las especies que son muy sensibles para un determinado factor ambiental, por ejemplo, el número de especies es considerado como un buen indicador para evaluar un recurso hídrico expuesto a la contaminación, o como ocurre en un determinado cultivo, donde se desea determinar la magnitud de un probable contaminante o para proponerse la corrección de los errores que han sido detectados, antes que alcancen valores críticos que perjudique al ecosistema.

UNIDAD 6

EVOLUCIÓN Y SUCESIÓN ECOLÓGICA

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6.1. DESARROLLO DE UN ECOSISTEMA

Odum, E al describir la sucesión ecológica que ocurre

La sucesión ecológica es un proceso evolutivo que

irán apareciendo evidencias de la formación de una

le permite a determinadas especies ocupar un determinado espacio; son sustituciones graduales de poblaciones que se van expresando en el tiempo, probablemente, por el efecto selectivo ejercido por las alteraciones ambientales que favorecen a las más aptas, que logran adaptarse desplazando a las anteriores. Las especies compiten por espacio o por alimentos ya sea entre los integrantes de una especie (competencia intraespecífica), o entre individuos de dos o más especies que han logrado invadir un determinado biotopo (competencia interespecífica). Es un proceso natural que consiste en desarrollar una nueva dinámica de competencias entre especies que la integran analizando los sucesos que tienen lugar en una comunidad como ocurre al alterar un bosque luego de ser devastado por un incendio forestal pueden suceder cambios como: el establecimiento de nuevas especies que sustituyen a las anteriores, o ser una consecuencia de lo manifestado en el párrafo anterior, esto es establecer nuevos vínculos que pueden ser neutros, beneficiosos o perjudiciales que determinaran el funcionamiento de una nueva comunidad establecida. Por lo aprendido en la unidad anterior, en toda comunidad encontramos especies que son abundantes por poseer una amplia capacidad de adaptabilidad

en un campo de cultivo, que inicialmente fue un bosque y luego ser abandonado, explica que, gradualmente comunidad serial representada por un grupo de comunidades temporales, denominado serie, esta se consolidará al generarse una comunidad madura y estable llamada comunidad clímax. Las especies adaptadas conforman una comunidad serial. El desarrollo de un ecosistema culmina luego de la sucesión de los siguientes eventos: (a) alteración de la estructura de una comunidad por los cambios ambientales que se presentan en su entorno; (b) el establecimiento de una comunidad equilibrada con el ambiente en el cual se originó; y (c) regulación, por ella, de los cambios que se produzcan controlando el crecimiento de las poblaciones, lo que puede modificar el microclima del biotopo influido por diferentes factores ecológicos y ambientales. La competencia que pueda desarrollarse alterará la estructura de las especies incentivando la diversificación. La modificación del entorno y de la comunidad induce al desarrollo hacia una etapa estable, que teóricamente explica, que la optimización del empleo de cada unidad de energía se traduce en la máxima producción de biomasa.

6.2. LA SUCESIÓN ECOLÓGICA: modalidades

que las condicionan a ocupar un nicho ecológico extenso (amplitud de nicho), a diferencia de otras que

La sucesión ecológica puede realizarse de dos maneras:

son escasas que solo necesitan de espacios reducidos

(a) a través de una sucesión autogénica generada por los

denominadas especies raras. En este contexto, las

organismos que habitan un determinado espacio con

primeras soportan mejor las alteraciones ambientales

la posibilidad de modificarlo; (b) La sucesión alogénica

que las segundas.

implica la sustitución de los individuos que pertenecen a especies diferentes impulsada por los factores

El éxito alcanzado es una consecuencia de la eficiencia

abióticos que modifican la estructura del ecosistema.

con que se utilicen los recursos disponibles. Teniéndose en cuenta el origen de una sucesión se Las especies se tornan abundantes al contar con mayor

admite dos posibilidades: (a) la llamada sucesión

disponibilidad de recursos, a diferencia de otras, que se

primaria que se inicia en un suelo expuesto por primera

especializan en utilizar un espacio limitado con menos

vez a la actividad biológica; (b) la sucesión secundaria,

recursos que las hacen vulnerables a las perturbaciones

que se desarrolla en un espacio que fue ocupado y que

ambientales que se presenten.

está expuesto a una nueva colonización.

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Una sucesión ecológica describe el reemplazo ordenado

En la fase de maduración del suelo se hallan hierbas,

arbustos y árboles favorecerán la existencia de nuevas

comunidades,

que,

gradualmente

genera

existencia de un equilibrio con su biotopo.

especies que incluyen a los animales estableciéndose nuevas interacciones que completan la compleja red

Los cambios se presentan por etapas o fases seriales en

trófica del ecosistema.

relación con las variaciones ambientales. Se trata de una

La sucesión concluye con la comunidad clímax que

sucesión autogénica que depende de los organismos que

corresponde a la instauración de un ecosistema estable

viven en el entorno del territorio y de su capacidad para

en equilibrio con el ambiente.

modificar el medio culminando con el establecimiento de una comunidad madura y estable llamada clímax, generadora de ingentes cantidades de biomasa. Esta comunidad se caracteriza porque (a) está formada por

6.4. MODALIDADES DE SUCESIÓN ECOLÓGICA

una red trófica compleja, permanente e invariable en el tiempo; (b) está formada por poblaciones que se han

Las modalidades de sucesión están relacionadas con

adaptado a los eventuales nichos ecológicos existentes

las clases de sucesión ecológica descritas líneas arriba,

en el biotopo, (c) las comunidades seriales no vuelven

pues permitirán conocer el tipo de metabolismo que

a replicarse, y (d) la actividad antropogénica está

emplean para su desarrollo; así por ejemplo, un espacio

alterando la estabilidad de las comunidades clímax. La

físico que carece de las condiciones que permita la

sucesión alogénica, en cambio, se presenta si la fuente

existencia de seres vivos como por ejemplo: allí donde

de propágulos no se localiza en el entorno del territorio.

se han acumulado materiales provenientes de una erupción volcánica o los que se encuentran en una zona

Alcanzada la madurez final, la comunidad está en

desértica, pueden contener nutrientes que facilitarán

equilibrio con su entorno, que una vez conseguido no

el establecimiento de poblaciones vegetales que se

volverá a producirse.

adapten mejor. Estas poblaciones lo utilizarán como un biotopo para su desarrollo por eso se la conoce como

6.3. FASES DE UNA SUCESIÓN ECOLÓGICA

sucesión autotrófica, ya que son ambientes inorgánicos

Toda sucesión ecológica transcurre a través de fases que

Sin embargo, aquellos lugares que fueron bosques o

pueden ser: (a) iniciales o de constitución integrada por

campos de cultivo poseen las condiciones favorables

especies pioneras y oportunistas. (b) fases intermedias y

para el desarrollo de poblaciones animales, por

tratarse de espacios predominantemente orgánicos

estrategia de la k finalizando al lograr la comunidad

almacenadores de altas concentraciones de energía

clímax. En este contexto ampliaremos cada una de las

que puede ser utilizada para el desarrollo de una

fases descritas:

nueva comunidad; proceso conocido como sucesión

aptos para el desarrollo de vegetales que permiten el crecimiento de más productores de materia orgánica.

heterotrófica. La fase inicial comienza con el establecimiento de las especies pioneras en un sustrato; son microrganismos

En ambos casos sus periodos de duración son

fotosintetizadores sencillos de rápida reproducción,

diferentes, es decir, las tasas de cambio en la

pueden ser líquenes, musgos o las algas, ellas inician la

sucesión primaria son más prolongadas que en una

transformación de los componentes del suelo.

sucesión secundaria, en donde las fases seriales son

La fase media caracterizada por el establecimiento

mucho más breves.

de vegetales como las fanerógamas provistas de raíces que enriquecerán los suelos aportando materia orgánica sustancias que facilitará el establecimiento de organismos heterotróficos como gusanos y artrópodos, además de animales más desarrollados.

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6.5. RELACIONES RECÍPROCAS ENTRE ESPECIES

La actitud depredadora afecta negativamente el

La comunidad, por definición, está compuesta por

animales. La depredación puede manifestarse entre

poblaciones de diversas especies, que ocupan el mismo biotopo. Las interrelaciones establecidas entre ellas son flujos energéticos que garantizan la existencia de los ecosistemas ante las alteraciones ambientales que puedan suscitarse favoreciendo la mejor utilización de los recursos existentes. Se explicó líneas arriba, que estas interrelaciones se pueden establecer entre individuos de la misma especie (relaciones intraespecíficas), o pueden hacerlo entre individuos que pertenecen a diversas especies (relaciones interespecíficas). En una sucesión ecológica, una población puede interferir con el crecimiento de otra (u otras) de diversas formas, las cuales pueden ser neutras (0), negativas (-) o positivas (+). Las interacciones neutrales tienen un “efecto cero”, y puede manifestarse como Neutralismo y como mutualismo, ambos implican convivencia entre dos especies que no los afecta, pero que comparten un mismo entorno sin competir por el nicho; en el segundo caso, en cambio es una interacción establecida entre individuos de diferentes especies, que favorece a las dos. En una interrelación positiva los dos individuos de especies diferentes ambas se benefician, mejorando su aptitud biológica; en la comunidad pueden presentarse las siguientes combinaciones: 00, -, ++, +0, 0+, 0-, -0, +-, -+. Se asume, que, para cualquiera de ellas, las poblaciones deben ocupar los nichos ecológicos existentes en el biotopo provocando diversidad en la comunidad. Las relaciones interespecíficas establecidas en una comunidad pueden presentarse como depredación o como simbiosis. Los organismos están en contacto mutuo estableciendo diversos niveles de dependencia, que pueden ser negativos, en algunos casos, o beneficiosas

diversas

maneras

para

ambas

desarrollo y la supervivencia de la población presa; se presenta en plantas (plantas insectívoras) como en los integrantes de una población, comportamiento conocido como canibalismo, que se produce como consecuencia de las condiciones de hacinamiento, que aparece en algunas poblaciones superpobladas. La

actividad

antropogénica

puede

facilitar

establecimiento de nuevas relaciones depredadorpresa, por ejemplo, al introducirse una especie exótica (especie no nativa, extraña al ecosistema) cuyo comportamiento se desconoce, pudiendo comportarse como

depredadora

como

presa,

provocando

desajustes en la comunidad, al generar nuevas relaciones ecológicas conocidas como

adaptación

evolutiva mutua, proceso que se establece entre dos o varias especies (coevolución interespecífica). En la comunidad suele encontrarse cierta reciprocidad en las interrelaciones de simbiosis, parasitismo, competencia, polinización, mimetismo o una interrelación entre presa y depredador. La adaptación evolutiva mutua es un mecanismo importante para la evolución al regular los efectos negativos que puedan suscitarse en la relación depredador-presa, o cuando la selección natural no elimina a la población depredadora por haber eliminado la población presa que provocaría su desaparición por no contar con otra fuente alimentaria alterna. La coevolución es un mecanismo que establece ajustes evolutivos simultáneos en las poblaciones de un ecosistema.

IMPORTANCIA DE LA ACCIÓN DEPREDADORA. Depredación vs selección natural En la naturaleza la relación depredador-presa se mantiene en un estado de equilibrio, contexto dentro del cual, la natalidad y la dispersión de sus integrantes se reduce a un mínimo, evitando trastornos que puedan

poblaciones.

alterar al ecosistema, de producirse una superpoblación

LA DEPREDACIÓN (+ -)

Odum, E. expresa que, “la relación depredador-presa se

Se establece entre dos poblaciones, una de las cuales se beneficia (depredador) viviendo a expensas de la otra (presa) que le sirve de alimento; es un mecanismo regulador del crecimiento de las poblaciones.

o pueda desaparecer. manifiesta, siempre que la población presa tenga cierto grado de vulnerabilidad respecto a su depredador”, es decir, el éxito del depredador está supeditado a la cantidad de energía que invierta en la captura de su presa”,

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Del mismo modo, el éxito de sobrevivencia de la presa está garantizada por los mecanismos de protección que le brinde a su descendencia. La selección natural es la encargada de proveer a las poblaciones interactuantes (depredador y presa), los mecanismos que les permita capturar o proteger a sus integrantes, como son los casos de los mecanismos de captura o defensa (mimetismo o camuflaje), por ejemplo, si el depredador es herbívoro, la planta lo evitara si esta provista de mecanismos productores de repelentes químicos o toxinas, o poseen estructuras cuticulares rígidas, como las espinas o el endurecimiento de su corteza. La depredación cumple con el rol regulador de la relación “economía ambiental vs actividad antropogénica”, por ejemplo, si el hombre recurre al control de plagas (depredación) la perspectiva de su utilidad es controlar a la población, no a un individuo, lo que significa, que la población depredadora debe controlar el crecimiento de la población presa alimentándose de los organismos viejos o enfermos. Un organismo adaptado a su ambiente significa que puede hacerlo con el menor esfuerzo, es decir, deben conseguir una fuente de energía con la menor oposición de su entorno para desarrollarse y reproducirse. Depredación vs parasitismo Odum, E. manifiesta, que son muchas las similitudes de comportamiento existentes entre un depredador y un parásito. Esta situación que, analizada como una interacción ecológica, permite encontrar diferencias extremas, es decir, un parásito suele ser un organismo pequeño que puede habitar la superficie externa (ectoparásitos) o interna (endoparásitos) de su hospedador, el cual le sirve como sustrato o como alimento; el depredador en cambio es de mayor tamaño, lo que le asegura su actividad alimentaria, además, de desplazarse libremente. Algunos parásitos poseen ciclos reproductivos prolongados y complejos, cómo el existente en los esporozoarios; ellos necesitan más de un hospedador que van infectando durante su ciclo que, generalmente comprende una fase esporogónica (reproducción sexual) que transcurre en un hospedador vertebrado,

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y otra, la esquizogónica (reproducción asexual) en un invertebrado. En la interrelación parásito-hospedador, puede encontrarse un caso muy especial llamado hiperparasitismo, que probablemente se desarrolló a partir del parasitismo primario en avispas y moscas del periodo jurásico; es una relación biológica en la que un parásito (parásito primario) a su vez es parasitado por otro (parásito secundario). Los parásitos no necesariamente matan a su presa, pueden convivir con ella, o dentro de ella, por largos períodos. Como consecuencia de la actividad antropogénica se ha originado el parasitoidismo, relación interespecífica intermedia entre la depredación y el parasitismo, al alterar algunos factores ecológicos cuando se aplican métodos de control biológico de plagas.

SIMBIOSIS Odum, E (1995) considera que esta interrelación coevolutiva puede manifestarse, de dos formas: como una (a) competencia establecida entre dos poblaciones, que pueden inhibirse mutuamente, o afectarse negativamente entre sí en la utilización de los mismos recursos, llámese alimento, pareja u otro recurso. Se asume, que se trata de un proceso que puede manifestarse entre individuos de la misma especie (competencia intraespecífica), que habitan espacios restringidos, comportándose como un mecanismo que regula su crecimiento. La competencia interespecífica es una interrelación conformada por poblaciones que pertenecen a especies diferentes que compiten por un recurso considerado como limitativo; por ejemplo, el principio de Gause explica que “dos poblaciones pertenecientes a especies diferentes no pueden compartir un mismo nicho ecológico”, de hacerlo puede suceder: a) la Exclusión competitiva que conduce a la extinción de una de ellas debido a que la otra monopoliza el recurso. Gause trabajó con dos especies de paramecio que utilizan los mismos recursos, el alimento (bacterias), el oxígeno u otro recurso indispensable; las especies fueron Paramecium aurelia y Paramecium caudatum y observó, que después de una etapa de neutralidad P. aurelia, sistemáticamente induce la extinción de P. caudatum. El experimento consistió en proporcionar agua fresca diariamente y mantener un flujo permanente de alimentos.

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Percibió que la supervivencia de P. caudatum se mantenía si se alteraba uno de los parámetros (agua y alimentos) concluyendo que, el alimento se tornaba limitativo cuando el tamaño de la población de P. aurelia crecía más rápido que su competidor (P. caudatum), terminando por extinguirse al no contar con una fuente de energía disponible. La siguiente figura 6.2 grafica la experiencia de Gause sustentada en el concepto de nicho.

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La experiencia demostró, que la ley de Gause es válida cuando los factores ecológicos se mantienen constantes. b) El desplazamiento de caracteres se presenta cuando individuos de poblaciones estrechamente emparentadas, por ser producto de la llamada especiación simpátrica (grupos de una misma población ancestral que evolucionaron en espacios separados), potencialmente pueden competir por los mismos recursos necesitando de adaptaciones que les facilite su utilización con eficiencia, como consecuencia, los mejor adaptados serán seleccionadas por el ambiente. Darwin la describió cuando observaba el pico de los pinzones existentes en las islas Galápagos, concluyendo que, su tamaño variaba de una isla a otra en relación con el alimento que consumían. Explicó que el tamaño del pico se diseñó con la finalidad de reducir la competencia por el mismo alimento, la nueva adaptación repercutió en el éxito reproductivo de la población, condicionado al tipo de alimento existente; es decir, el más largo y delgado es apto para una dieta insectívora, mientras que el pico corto y grueso facilita el consumo de semillas como puede visualizarse en la figura siguiente.

FUENTE: fisicanet.com.ar

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En las orillas del mar existe un caso especial de

Son frecuentes en las gimnospermas como los pinos,

comensalismo

coníferas

que

participan

pequeños

otras

plantas

vasculares

facilitando

crustáceos que se asocian a otros de mayor tamaño

su permanente desarrollo. Los hongos establecen

que son sésiles; los bivalvos suelen albergar a pequeños

vínculos llamados hifas que se dispersaran por el suelo,

cangrejos en su interior; los caparazones de moluscos

pudiendo alcanzar grandes distancias para asociarse

y crustáceos sirven de sustrato para algunos poríferos.

con las raíces de otras fanerógamas. Se los encuentra

Las plantas epífitas son el resultado de una relación

en todos los ecosistemas.

comensal-huésped muy íntima, es el caso de las

Las endomicorrizas a diferencia de las ectomicorrizas

orquídeas y las bromeliáceas, que se fijan al tronco o a

muestran una relación más estrecha, pues los hongos

las ramas de los árboles utilizándolos como un sustrato

penetran en el interior de las células radiculares que no

físico donde pueden desarrollarse sin dificultad alguna,

son visibles a simple vista, se presentan como hebras

mediante una actividad totalmente inocua.

muy finas y resistentes formando una estructura similar

Darwin considera al comensalismo como una relación

a una “tela de araña” alrededor de la raíz extendiéndose

bilateral de la evolución.

por el suelo; son responsables de proporcionarle agua y nutrientes.

Mutualismo (+ +)

En los animales existe una interrelación entre los

El Mutualismo o cooperación (++) es el resultado de

rumiantes y las bacterias que se hospedan en el tracto

la asociación establecida entre dos poblaciones para

digestivo, allí se degradarán las últimas degradarán

obtener un beneficio mutuo; puede ser una relación

macromoléculas como celulosa, lignina, etc. haciendo

opcional (cooperación) o puede tratarse de una

eficiente la nutrición del hospedador; otra relación

interacción indispensable para la existencia de ambas

similar se establece entre termitas y flagelados que

poblaciones (mutualismo).

permitirá la degradación de los polisacáridos hasta

Odum, E. lo considera como una relación ecológica de

oligosacáridos y grasas, de esta manera estarán

máxima cooperación, que se establece entre individuos

disponibles para otros seres vivos.

de dos especies diferentes, es una relación trascendente

El hospedador proporciona a los microorganismos el

en un ecosistema; por ejemplo, algunos herbívoros son

nicho que necesitan para vivir y protegerse.

incapaces de producir algunas enzimas que les permita

Los líquenes son asociaciones mutualistas de algas

digerir a la celulosa que se consigue asociándose con

con hongos; su existencia es una probable evidencia

determinados microorganismos que facilitaran su

evolutiva de una interacción, como el comensalismo o

degradación o la digestión cualquier residuo vegetal.

el parasitismo; es probable que hayan existido algunos

Se trata de una interacción obligatoria que involucra a

hongos cuyas hifas se introdujeron en el plasma de

individuos de especies, que taxonómicamente, son muy

algunas algas unicelulares con manifestaciones de

diferentes. También existen vegetales que necesitan

parásito. En los líquenes mejor evolucionados, ambos

de algunos microorganismos involucrados con la

organismos

fijación del nitrógeno para poder utilizarlo; además

algunos beneficios, transformándose su relación en

pueden beneficiar a otras especies constituyendo

comensalismo. Existen evidencias indirectas de los

nuevas estructuras conocidas como micorrizas que

efectos positivos proporcionados por el mutualismo a

son hongos, que se fijan a las raíces creando una

los ecosistemas, la asociación de cadenas alimentarias

simbiosis con la planta. Se adhieren a las raíces y les

ha establecido un mutualismo en red como lo propone

aporta más cantidad de agua y nutrientes, además de

Odum (1995) al exponer la hipótesis de “las tendencias

proporcionarles defensas antifúngicas. Se han descrito

evolutivas del parasitismo hacia el mutualismo en

dos tipos de micorrizas:

líquenes” resumiéndolo en los siguientes postulados y

Las ectomicorrizas que resultan de la relación

graficados en la figura siguiente.

establecida entre un hongo y una planta vascular; el hongo se presenta como una vaina que envuelve a las raíces de la planta.

conviven

armonía

compartiendo

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A. En algunos líquenes primitivos, los hongos a través de sus hifas, se introducen en algas unicelulares estableciendo una relación parasítica. B. En líquenes más evolucionados ambas especies (algas - hongos) establecen una relación de mutuo beneficio. C.Las hifas de los hongos se acomodan a los espacios algales sin penetrarlas.

UNIDAD 7

EVALUACIÓN DE LA BIODIVERSIDAD

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La existencia de una comunidad clímax indica la ca-

todos ellos tienen origen biológico; se consideran

pacidad de autoperpetuación que posee, es el equilib-

algunas formas de energía como la solar, la eólica, la

rio que existe consigo misma y con su entorno, razón

hidráulica estas dos últimas producidas por los ríos y las

por lo que es necesario y pertinente para conocer su

caídas de agua; la geotérmica y las corrientes marinas.

funcionamiento, en este contexto debe considerarse al factor microclima determinado por su topografía. En las

Recursos no renovables tienen origen abiótico, son

unidades anteriores aprendimos, que un ecosistema es

producidos por la actividad geológica o son generados

el resultado de un proceso desarrollado en el tiempo,

por procedimientos físicos o químicos en el transcurso

geológicamente explicado. Este proceso ha generado la

del tiempo, los minerales en general, los combustibles

formación de la ecósfera, es decir, es el resultado de la

fósiles (petróleo, carbón y gas natural) y algunas

intervención de fuerzas alógenas y fuerzas autógenas,

formas de agua subterránea como los acuíferos se

las primeras son expresiones de los cambios geológicos

consideran dentro de ellos. Analicemos la utilidad

y climáticos, mientras que las segundas son producto

de los combustibles fósiles analizando la variedad

de la actividad de la selección natural. Todo el proceso

de derivados que se pueden obtener luego de ser

es regulado por la actividad biológica que se desarrolla.

procesados, aparte de su importancia como

La ecósfera ha ingresado en un periodo crítico debi-

energético; es un recurso que se considera agotado

do a la actividad antropogénica que ha instaurado

cuando se ha utilizado el 80% de su reserva, su

un grave impacto ambiental.

demanda está supeditada a la utilidad que tenga. Los

recurso

minerales y los combustibles fósiles son recursos que

7.1. LOS RECURSOS NATURALES

son imposibles de renovar.

Son componentes de la naturaleza que tienen diver-

La demanda de los recursos no renovables ha

sas procedencias, algunos son de origen biológico,

establecido tres tipos de sociedades:

otros son inorgánicos. Su función es satisfacer las

a.Las sociedades del desperdicio (usar y tirar) propias

necesidades de los seres vivos, la mayoría de ellos son

de los países calificados como desarrollados; en ellas se

utilizados para satisfacer sus necesidades y poder su-

consideran muchas variantes. Son países dedicados a la

pervivir, sin embargo, el hombre además de sus necesi-

extracción de los recursos no renovables, especialmente

dades básicas tiene otras relacionadas con su ego.

de los minerales cuyo agotamiento está supeditado a su tasa de su consumo. La tendencia es el rápido uso de los

7.2. CLASIFICACIÓN DE LOS RECURSOS NATURALES

recursos con tendencia a su agotamiento, sin haberse previsto un posible sustituto que limitaría su utilidad. b.Las sociedades en transición hacia un desarrollo sostenible, es la tendencia actual. Su principal

Los recursos naturales son reunidos en dos grupos considerados como renovables y no renovables, clasificación que se sustenta en dos circunstancias: (a) El tiempo que necesitan para formarse, por ejemplo, la capa orgánica (humus) de los suelos, y (b) el número de veces que pueden ser reciclados como es el caso de los nutrientes, que no tardan en volver a ser reutilizados, lo que no sucede con el papel, que fácilmente es inutilizado. Recursos renovables son aquellos que puede restaurarse a través de procesos naturales a una velocidad superior a la de su consumo; debiendo manejarse con cuidado respetando su tiempo de recuperación, que mantenga el equilibrio de la velocidad con la que se consumen;

característica está sustentada en el reciclaje como estrategia

desarrollo,

ella

facilita

rápida

recuperación de los minerales. Estas sociedades buscan el uso eficiente de sus recursos minerales y/o energéticos cuya administración está a cargo del estado, el cual controla los costos. c.Las sociedades que siguen los lineamientos del desarrollo sostenible han mejorado las estrategias de la anterior que consiste en frenar la extracción de los recursos no renovables. Las nuevas tecnologías facilitan que el reciclado sea más intenso. El reciclado reducirá el consumo, las reservas se incrementarán con la utilización de nuevas tecnologías.

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7.3. LA BIODIVERSIDAD W

que permitieron la variación permanente de las especies asegurando su perpetuación. La diversidad de especies reúne a las especies que

La biodiversidad es un recurso natural generado por

tienen características comunes y que comparten

el dinamismo existente en una comunidad cuando

un ecosistema determinado, un río, por ejemplo;

alcanzó su madure o fase clímax; en este momento la

encontramos microrganismos, Vegetales y animales.

estabilidad está determinada por su riqueza biológica

La diversidad de ecosistemas pormenoriza áreas

(biodiversidad) que se inicio con algunas poblaciones

geográficas específicas con sus características que

pioneras. Se lo define como la totalidad de formas de

le permiten desarrollarse Se consideran dos tipos de

vida existentes, que se integran formando una compleja

generales de ecosistemas: terrestres y los marinos.

red por donde fluye la energía que procede del sol. Las selvas tropicales son consideradas como las de mayor

DIVERSIDAD ALFA, BETA Y GAMMA

diversidad biológica.

La biodiversidad no tiene una distribución uniforme

La biodiversidad existente en un ecosistema cuenta con

en la Ecosfera; cada región tiene sus propias especies,

una compleja red energética establecida

por lo que es pertinente conocerlas y evaluarlas para

entre las cadenas alimentarias existentes.

poder comprender los procesos que la generan y así

Los bosques, mares, océanos, montañas y cualquier

poderlas preservarlas eficientemente; la biodiversidad

escenario lleno de vida, son poseedores de especies

existente en ellas es diferente porque es producto de

plantas, animales, insectos, anfibios, y microorganismos

las variaciones ambientales que se han producido en

que no percibimos. Este conjunto interactuante de

cada una como resultado de las sucesivas sustituciones

elementos crea un delicado equilibrio ecológico llamado

de especies por otras, o que pueden haberse perdido.

biodiversidad. Es el resultado de un proceso recurrente

Existen estrategias para su estudio conocidas como:

que genera un ciclo donde el crecimiento y la evolución

(a) La alfa diversidad que estudia a de las especies

natural es recíproco.

de una localidad, (b) la diversidad gamma que evalúa

La Cumbre de la Tierra celebrada por la Organización

la diversidad de especies a nivel regional, y (c) la beta

de las Naciones Unidas en Río de Janeiro en 1992

diversidad que evalúa la tasa de transición de especies

reconoció la necesidad mundial de preservar el futuro

entre dos comunidades vegetales adyacentes.

de la biodiversidad. Se definía según criterios de

La diversidad alfa es un listado de las especies que

sostenibilidad promulgados en el Convenio internacional

viven en un determinado biotopo; algunos ecologistas

sobre la Diversidad Biológica aprobados en Nairobi

consideran al endemismo como una forma de estudiar

el 22 de mayo de 1994, fecha que posteriormente fue

a una especie sea planta o animal, que tiene un área de

declarada por la Asamblea General de la ONU como Día

distribución y limitada.

Internacional de la Biodiversidad.

Se lo utiliza para identificar taxones nativos o grupos

La biodiversidad comprende un abanico formas que son

biológicos que tienen un área de distribución restringida.

reunidas de la siguiente manera: diversidad genética,

En el Perú, por ejemplo, se consideran como especies

la diversidad de especies y la correspondiente a los

endémicas a la pava aliblanca, al mono choro de cola

ecosistemas:

amarilla, la Rana del Titicaca, entre otras tantas.

La diversidad genética que describe la carga genética

La beta diversidad destaca la diferencia de especies

existente en los seres vivos; es el acervo hereditario

que existe entre dos hábitats, por ejemplo, comparar

formado por miles de combinaciones

las comunidades que existen en dos lagunas de la región altoandina; la extensión que tengan los hábitats no es excluyente en el estudio, es posible que en los hábitats estudiados existan especies con el mismo tipo de alimentación pero que difieren en la forma de obtenerlo.

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7.4. ¿CÓMO PRESERVAR LA BIODIVERSIDAD? El significado de la biodiversidad es algo más que determinar las especies existentes en una comunidad, es identificar y comprender las funciones desarrolladas a través de las redes tróficas. Al respecto, Wilcox (1984) concibe, que la biodiversidad de un ecosistema describe las formas de vida, las funciones ecológicas que se producen y la diversidad genética que en él existen. “La pérdida de una especie o grupo de especies producirá importantes cambios en la estructura organizacional de la comunidad que se manifestará en el funcionamiento del ecosistema, o en ambos aspectos”. Odum (1995). Reiterando que actividad antropogénica atenta contra el equilibrio ecológico de los ecosistemas muchos de los cuales desaparecen o terminan extinguiéndose. Es en este contexto se debe optar por estrategias que permitan la preservación y protección del ambiente, actitud que a nivel de las Naciones Unidas se haya establecido reuniones con la finalidad de elaborar un modelo que pueda lograr un desarrollo sostenible. El concepto referente a desarrollo sostenible surge en la década de los 80, cuando la Comisión Mundial para el Medio Ambiente y el Desarrollo de la ONU publica el Informe Brundtland, que propone cambiar

En agosto del 2002, en la ciudad de Johannesburgo, Sudáfrica se reúnen representantes de alto nivel de los estados de Bolivia, Brasil, China, Colombia, Costa Rica, Ecuador, Filipinas, India. Indonesia, Kenia, Malasia, México, Perú, Sudáfrica y Venezuela, con motivo de la Cumbre Mundial sobre el Desarrollo Sostenible, para retomar la Declaración de Cancún del 18 de febrero donde se acordó crear el Grupo de Países Megadiversos cuya finalidad es elaborar una agenda común sobre la conservación y el uso sostenible de la biodiversidad; se reafirmó que los estados tienen soberanía sobre sus recursos biológicos dando cumplimiento

a lo

concordado en el Convenio sobre Diversidad Biológica y cumplir con sus objetivos; además manifestaron su preocupación por la rápida pérdida de la biodiversidad, reconociendo su responsabilidad en la conservación y su uso sostenible. El hombre debe sustentar sus acciones en una ética que sirva de sustento para el desarrollo sostenible, que en el prevalezca la equidad tanto entre las naciones, como en las personas, puesto que son las actitudes las que garantizaran la conservación y el uso sostenible de la biodiversidad. El hombre debe asumir su responsabilidad con el ambiente, el mismo que comparte con los demás seres vivos.

capitalismo y a la globalización. Su objetivo orientado

7.5. LOS ÍNDICES DE BIODIVERSIDAD

a legislar la satisfacción de las necesidades del

Conocer y analizar la estructura orgánica de una

presente sin comprometer las necesidades de las

comunidad facilitará la evaluación de su biodiversidad

futuras generaciones. El modelo plantea, que el uso

determinar el número de especies existentes y

responsable de los recursos naturales debe garantizar

conociendo, demás, sus componentes. Ello facilitará un

el mejoramiento de las condiciones socioeconómicas

mejor entendimiento y comprensión del rol que cumplen

de las personas preservando y protegiendo nuestro

los seres vivos; ya aprendimos, que las interrelaciones

entorno utilizando mecanismos de sostenibilidad

entre los integrantes de una comunidad establecen una

ambiental, es decir, que el desarrollo no solo debe

compleja red trófica que garantiza su equilibrio.

satisfacer las necesidades del presente, sino protegiendo

La preocupación de los ecólogos se inicia al hallar

los recursos naturales para el usufructo de las futuras

evidencia en un ecosistema que está perdiendo su

generaciones manteniendo el equilibrio natural.

biodiversidad. Hablar de biodiversidad es incursionar

Se asume que el crecimiento económico implica cuidar

en un campo donde existen tendencias que tratan

el ambiente para tener bienestar social.

de explicarla en todos los niveles. En este contexto

las políticas del desarrollo económico vinculadas al

podemos referirnos, por ejemplo, a la diversidad genética, de las especies o de los ecosistemas, que ya los mencionamos líneas arriba.

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Margalef estima que la diversidad genética es el punto

La comunidad B, aparentemente, es la más diversa

de partida de la biodiversidad al proponer la definición

está conformada por dos especies con un elevado de

de diversidad ecológica o ecodiversidad, la que, dentro

individuos (50 para cada una); en la comunidad A la

del marco de la TGC, es un elemento de los sistemas

especie 1, es la más abundante que la otra 2 por lo que

abiertos más amplios. La ecodiversidad expresa el

se la considera como rara. En este contexto, el ecólogo

carácter desigual e incierto que tiene la complejidad

Peet (1974) propone combinar los conceptos de número

del ambiente; enuncia que el suelo es un banco de

de especies y la abundancia relativa de las mismas en

semillas y esporas con un valor increíble, pues, abarca

uno solo, al que denomina heterogeneidad, asumiendo

la mayor riqueza específica que existe cuando se evalúa

que la complejidad del hábitat provee más nichos y

la vegetación hallada en el biotopo que se investiga.

diversas formas de utilizar sus recursos, es decir, se

ODUM (1995) manifiesta que la biodiversidad consta

incrementa la posibilidad de diversificar las formas de

de dos elementos: a) La riqueza o variedad taxonómica

vida.

que posee un ecosistema, expresándose a través de sus

El valor de la biodiversidad es mayor cuando en la

variedades genéticas, de especies, de las categorías que

comunidad existen especies raras que son numerosas.

tiene el uso del suelo, entre otros, por unidad de espacio

La densidad es un atributo de las poblaciones que

y (b) La abundancia o distribución de individuos.

se define en función del tiempo, se puede expresar como abundancia absoluta (N) cuando se refiere al

La definición de ecosistema grafica la historia evolutiva

total de individuos que existente en un biotopo o

de su biodiversidad, siempre se están manifestando

como abundancia relativa (N1) que se expresa como

nuevos genotipos que remplazaran a todos aquellos,

porcentaje (probabilidad) de individuos respecto al

que por alguna circunstancia están desapareciendo

total de individuos encontrados. Contar el número

(Rodríguez Martínez, 2016).

de especies existentes en una comunidad, es una tarea tediosa que depende del tamaño de la muestra

Los índices de diversidad son expresiones matemáticas

escogida. Existe la posibilidad de considerarlas como

relacionadas con el número de especies y su abundancia

representativas de un área geográfica relativamente

relativa de cada una de ellas; pueden utilizar también

grande, que pueden ser plantas o animales e inclusive

otros valores, como, la biomasa, la productividad, etc. La

se pueden incluir algunos microorganismos.

forma más sencilla de evaluar la biodiversidad consiste

Esta información permitirá conocer, si las especies

en determinar el número de especies presentes en una

están prosperando o están disminuyendo.

comunidad considerándose, únicamente, a las especies

Los índices de diversidad permiten identificar y

nativas. Sin embargo, existen algunas dificultades

comparar dos comunidades a través de las relaciones

que deben durante el conteo de las especies, es decir,

que se han establecido entre sus partes (poblaciones).

considerar por igual a las especies que son abundantes,

Se expresan de la siguiente manera: la abundancia

como también a las especies raras. Supongamos dos

relativa es representada en la relación N1/N es una

comunidades (A y B) conformada por las especies 1 y

fracción de la abundancia absoluta (N) que es el total de

2, cada una integrada por un número determinado de

valores de importancia, uno de ellos se representaría

individuos como se denota en la siguiente tabla:

como “N1”. N representa el total de especies halladas. N1 es el valor de la fracción de un componente dentro del total de especies. La probabilidad de hallar el valor de importancia para cada componente se expresa del modo pi= Ni /N.

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7.6. DIVERSIDAD E INFORMACIÓN Aprendimos, que, en la mayoría de comunidades son las llamadas “especies raras” las determinantes de su diversidad. En este contexto se pueden comparar dos comunidades o dos especies. Odum (1995) explica, que la relación existente entre las partes que forman un todo se puede simplificar como una probabilidad que resulta de dividir el número de individuos que pertenecen a una especie entre el total de especies encontradas N (Ni /N). Supongamos dos comunidades (A y B), que se desarrollan en espacios diferentes; ambas conformadas por un mismo número de especies (N) o abundancia absoluta, pero que difieren en términos de abundancia relativa (Ni /N) o dominancia por especie. Existen 10 especies en ambas comunidades, pero diferenciadas por su densidad, mientras en “B” el mayor número de individuos se circunscribe a una de ellas constituyéndose en especie dominante, las demás poseen un número variable de individuos considerándolas como especies raras. Aprendimos que para estudiar la biodiversidad debe conocerse el biotopo ocupado por la comunidad a evaluar, de ser extenso se asume que las condiciones ambientales son más diversas (físicas, químicas o climatológicas), pero si es reducido, el estudio debe restringirse a un grupo taxonómico, condición que facilitará la evaluación de la diversidad, será más sencilla y sus resultados más significativos.

7.7. DOMINANCIA Y DIVERSIDAD La teoría de la información intenta medir la magnitud del orden (o desorden) existente en un sistema (Margalef, 1958). Aprendimos que la información puede recabarse como número de especies (N), número de individuos por especie (N1), así como los espacios ocupados por los individuos de cada especie. La ecología utiliza a los dos primeros para poder valorar los índices de diversidad, Margalef los utilizó para encontrar la respuesta a la siguiente interrogante ¿a qué especie pertenecerá el siguiente individuo que se encuentre. Wiener, N. (1964) planteo mejor dicha pregunta al enfocarla como una medida de la disminución de la incertidumbre pudiéndose aplicar como una herramienta de estudio de la biodiversidad, concluye que, es más eficiente combinar el número de especies (N) con la igualdad o desigualdad de la distribución de los individuos existentes en las especies el ecosistema (Lloyd y Guelardi, 1964). Se presume que a mayor número de especies mayor será la diversidad, inclusive si su distribución es o no uniforme. El índice de diversidad más conocidos es el de Shannon- Wiener, si se tiene en cuenta el número de especies que son dominantes, es mayor la certeza que cuando existen otras lo que son menos frecuentes. Odum (1995) en su publicación “Ecología: entre las ciencias naturales y las sociales”, detalla los resultados obtenidos en investigaciones realizadas por sus estudiantes, que estudiaron las que fueron encontrados en 215 muestras de hojarasca de pino (principal alimento utilizado por estos microartrópodos); identificaron 60 especies en un acopio de más de 6000 individuos adultos, (Tabla 5.1). Encontraron que el 41% de los individuos pertenecen a la especie dominante, mientras que el 59% restante corresponde a las especies raras. Los valores para cada especie fueron convertidos en porcentajes parciales, para ello dividieron el valor encontrado entre cien para lo cual movieron el punto decimal dos lugares hacia la izquierda de cada valor anotado en la tabla, por ejemplo, el porcentaje de la especie dominante es 24, se convierte en 0.24, se procedió de idéntica manera para todos los valores N.

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Utilizaremos las variables descritas líneas arriba para poder aplicar la expresión matemática que nos permita calcular un índice de diversidad. Utilicemos los valores de la tabla: N corresponde al número total de especies = 60; N1 es el número de individuos encontrados por especie, por ejemplo= 2765 para la primera especie: Oppia traslamellata N1/N es la relación probable de N1 con respecto a N= 41.2.

Si en un muestreo todas las especies (N) tuviesen la misma abundancia, se asume que la comunidad estaría formada por pocas especies y sus individuos están distribuidos equitativamente, se asume que el valor de la diversidad es mínimo (H). En cambio, si existiese un mayor número de especies y sus integrantes (individuos) se distribuyen al azar, el valor de la diversidad será mayor, por lo que es conveniente valorar la uniformidad o equidad de la distribución de los individuos en cada una de ellas. En la naturaleza existen comunidades de baja diversidad como los médanos y los charcos efímeros; en aquellas comunidades de alta diversidad se tienen las selvas tropicales y los arrecifes de coral. La optimización del funcionamiento de la comunidad es consecuencia de la sinergia establecida entre las condiciones ambientales y biológicas. A partir de un índice de diversidad se pueden establecer otras medidas relacionadas con la teoría de la información, por ejemplo, SIMPSON (1949)

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planteó la siguiente hipótesis ¿cuáles son las

El Índice de Shannon-Wiener (H’) mide la probabilidad

probabilidades que tienen dos individuos, que, al ser

de seleccionar todas las especies en la proporción con

seleccionados aleatoriamente, pertenezcan a la misma

que existen en la población. El índice varía a medida

especie? En el Canadá se evaluaron las comunidades

que aumenta el número de especies y la distribución

de bosques boreales, encontrándose que todos

homogénea de los individuos.

sus integrantes pertenecían a la misma especie; sin embargo, cuando se evalúa un bosque tropical, esta

¿Cuál es la probabilidad de encontrar dos individuos

probabilidad disminuye drásticamente, pues, poseen

de especies diferentes? si en la comunidad existen

una mayor diversidad, que difícilmente se encontrarán

pocas especies, la posibilidad de hallar dos individuos

dos individuos iguales.

pertenecientes a la misma especie es mayor. Es importante recordar que el tamaño de la muestra

7.8. ÍNDICES DE DIVERSIDAD: SIMPSON Y SHANNON

es determinante. Las muestras deben garantizar

El índice de diversidad de Simpson, también conocido

funcional de la comunidad.

como el índice de la dominancia (D) determina la probabilidad de encontrar dos individuos de la misma especie es alta en una muestra tomada al azar, será más alta cuanto menos diversa sea la comunidad. Para calcular esta probabilidad debe determinarse el número de especies existentes (N) y su abundancia relativa (n1 /N), su valor será máximo en comunidades poco diversas; pero la probabilidad será alto porque son muy diversas, es decir, será mayor si la probabilidad de encontrar dos individuos son de la misma especie.

que los resultados sean cercanos a la realidad, que la información explique la organización estructural y

Nomenclatura utilizada en los índices de diversidad Si una especie “i” está representada en la comunidad lo hace como una probabilidad “pi “(proporción de individuos), y la probabilidad de encontrar dos elementos iguales aleatoriamente, se representará como (pi)(pi) o simplemente (pi)2. Al sumar las probabilidades de todas las especies “i” se estará evaluando la diversidad de Simpson. Este parámetro se representa de la siguiente manera:

El valor “D” oscila entre 0 y 1, si es igual a 0, la diversidad es máxima; si la tendencia tiende a ser menor, la comunidad es muy diversa. En este contexto cuanto más se acerca el valor a la unidad, mayor es la posibilidad de tratarse de la dominancia de una especie. La probabilidad de seleccionar aleatoriamente dos organismos de especies diferentes puede expresarse en la siguiente función:

Por ejemplo, si una comunidad está compuesta por dos especies, una con 99 y la otra con un individuo, se tendría: Especie A 99 Especie B 1 D = 1 – (0.99)2 + (0.01)2 = 0.02

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El valor del índice de Simpson es una probabilidad que

Las Naciones Unidas han mostrado preocupación y

debe ubicarse entre 0 a 1, mientras más se acerque a 1

plateado la necesidad de preservar la diversidad biótica

mayor es la diversidad y si tiende a cero es menor.

(Wilson, 1988); ha propuesto el desarrollo sostenible como la mejor alternativa para hacerlo, busca satisfacer

El índice de Shannon-Wiener (H´) mide la probabilidad

las necesidades de las generaciones presentes sin

de seleccionar a todas las especies, en la proporción

comprometer las posibilidades de las futuras para ello

que existen en la población, refleja la heterogeneidad

utiliza tres ejes fundamentales: sociedad, economía y

existente en la comunidad, es decir, la cantidad de

ambiente.

especies (N) existentes en una muestra y su abundancia relativa (pi = n1 /N), es decir, el probable número de

La actividad antrópica está afectando la diversidad

individuos existente para cada una de las especies.

genética, por lo que la preservación debe salvaguardar

Su valor siempre es un número positivo, que en la

la mayor cantidad posible de los genomas de las

biósfera varía entre 0,5 y 5, pero que generalmente

plantas de utilidad humana en el establecimiento de

oscila entre 2 y 3; considerándose a los que tienen un

los llamados bancos de genes, principalmente de los

valor de 2 o menos como poco diversos, y si es de 3 o

vegetales involucrados en la alimentación.

más se consideran muy biodiversos. El índice H´ está determinado por el aumento del número de especies y la distribución homogénea de los individuos. El parámetro propuesto para evaluarlo es el siguiente:

7.9. APLICABILIDAD DE LOS ÍNDICES DE DIVERSIDAD Los índices de diversidad son instrumentos de gran utilidad permiten: El monitoreo de las investigaciones ecológicas, y la conservación de aquellas especies en riesgo de desaparecer. Tienen la particularidad de resumir una cantidad importante de datos, que pueden emplearse para inferir las características de una población. Se utilizan para estudiar los diferentes efectos de las alteraciones y el estrés producidos en la biodiversidad al proveer información compleja sustentada en el número de especies y en la uniformidad.

En esta expresión matemática, nuevamente se recurre a los valores mencionados en el párrafo anterior: “pi” representa el valor de la abundancia proporcional que tiene la especie “i”; lnpi es el valor del logaritmo natural

Finalmente, el lazo existente entre la biodiversidad

la resiliencia, de los ecosistemas ha sido tema de un amplio debate. Algunas investigaciones han logrado corroborar este planteamiento.

de pi. Las especies raras son importantes para determinar el índice de Shannon-Wiener, mientras que, para el índice de Simpson, son las especies dominantes. En la naturaleza, la actividad antropogénica está provocando la desaparición de la biodiversidad existente en los principales ecosistemas naturales, como los bosques tropicales.

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APÉNDICE TERMINOLOGÍA DE LA TGS La teoría general de los sistemas considera conceptos que son importantes y necesarios para comprender lo que es un sistema, que detallaremos a continuación: AMBIENTE: se refiera a un conjunto de sucesos y condiciones que influyen en el funcionamiento de un sistema. La relación establecida con su entorno los escoge selectivamente con el objeto de conducirlo hacia una especialización, que le permita disminuir su capacidad de respuesta a los cambios externos que puedan presentarse. Esta condición puede incidir en su desaparición o puede generar nuevo sistema. CONGLOMERADO: califica al conjunto que resulta de la suma de las partes, componentes y atributos para formar un todo. SINERGIA: califica a la relación que se establece entre los componentes de un conjunto. ELEMENTO: es una parte o componente de un sistema, pueden ser objetos o procesos. Una vez identificados pueden ser organizados para elaborar un modelo. ENERGIA: Es la capacidad que tiene un sistema que se rige por las leyes de la termodinámica, asume que la cantidad de energía que tiene un sistema es igual a la suma de la energía que importa menos la suma de la energía exporta. ENTROPIA: Define al estado de desorden al cual tiende todo sistema. Esto significa, que el crecimiento de la entropía en un sistema establece progresivamente su desorganización hasta uniformizarla con el ambiente. Los sistemas cerrados están irremediablemente condenados a la desorganización. No obstante, hay sistemas que, en algún momento, revierten esta tendencia al aumentar sus estados de organización. EQUILIBRIO: Los estados de equilibrio sistémico pueden ser alcanzados en los sistemas abiertos por diversos caminos. Esto se conoce como equifinalidad y multifinalidad. El mantenimiento del equilibrio en los sistemas abiertos implica la importación de recursos provenientes del ambiente bajo la forma de flujos energéticos, materiales o informativos. EQUIFINALIDAD: Explica las tendencias que tienen los sistemas para alcanzar el mismo estado final a partir de condiciones iniciales diferentes que siguen distintos itinerarios en los procesos organísmicos” (von Bertalanffy. 1976:137). El proceso inverso se denomina multifinalidad, es decir, “condiciones iniciales similares pueden llevar a estados finales diferentes” (Buckley. 1970:98).

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EMERGENCIA:

Se refiere a la descomposición de un sistema en componentes

menores hasta alcanzar un límite en el que aparece un nuevo nivel de emergencia que corresponde a otro sistema cualitativamente diferente. E. Morin (Arnold. 1989) señaló que la emergencia de un sistema indica la posesión de cualidades y atributos que no se presentan en partes aisladas, por lo tanto, los elementos o partes de un sistema actualizan propiedades y cualidades que sólo aparecen en el contexto de un determinado sistema. Esto significa que las propiedades inmanentes de los componentes sistémicos no pueden aclarar su emergencia. ORDENACIÓN JERÁRQUICA: Este principio se aplica tanto a los componentes como a sus roles dentro del sistema, esto significa que algunos componentes y sus funciones correspondientes tienen más peso que otros cuando se sigue una lógica vertical. ESTRUCTURA: Según Buckley (1970) algunas interrelaciones entre los componentes son más o menos estables que se pueden verifican en un momento dado representan la estructura particular del sistema en ese momento (Arnold, M y Osorio, F. 1998). En algunos casos es preferible distinguir entre una estructura primaria (las relaciones internas) y una hiperestructura (referida a las relaciones externas). FRONTERA: cada sistema constituye un todo y, por lo tanto, son indivisibles por ser el resultado de una sinergia. Sus componentes (subsistema), también se comportan como un todo por constituir una emergencia. En algunos sistemas sus límites o fronteras coinciden con discontinuidades estructurales entre ellos y sus ambientes. Sin embargo, la demarcación de los límites sistémicos está supeditado a lo que observa el investigador (modelo). En términos operacionales puede decirse que la frontera del sistema es aquella línea que separa al sistema de su entorno que lo define (lo que le pertenece) de lo que queda fuera de él (Johannsen. 1975:66). HOMEOSTASIS: Este concepto está referido a los organismos vivos como sistemas adaptables. Los procesos homeostáticos operan ante las variaciones de las condiciones ambientales. Son compensaciones internas al sistema que bloquean o complementan estos cambios con el objeto de mantener invariable la estructura sistémica, es decir, mantienen su forma. La conservación de estas formas dinámicas o trayectorias definen a un sistema cibernético. INFORMACION: Califica a un comportamiento diferente al que tiene la energía, pues su comunicación no elimina la información del emisor o fuente. En términos formales “la cantidad de información que permanece en el sistema (...) es igual a la información que existe más la que ingresa, se produce una ganancia neta con la entrada de información, y la salida no implica eliminación de la información existente en el sistema” (Johannsen. 1975:78). El flujo de la información es el elemento más importante disponen los sistemas complejos.

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RETROALIMENTACION: Es un proceso que le permite a un sistema abierto recoger información referente a sus efectos en las decisiones internas respecto a su ambiente; esto significa, que le permitirá tomar decisiones que deben asumirse en lo sucesivo. La retroalimentación puede ser negativa si se mantiene el control, o es positiva si prima se amplifica el rango de las desviaciones. Los mecanismos de retroalimentación regulan el comportamiento de los sistemas en función de sus efectos reales y no a programas de outputs fijos. La Retroalimentación negativa son procesos de autorregulación (u homeostáticos), a través de ellos, los sistemas preservan determinados objetivos. La Retroalimentación positiva corresponde a una cadena cerrada de relaciones causales, la variación en uno de sus componentes se propagará a los demás, reforzando la variación inicial propiciando un comportamiento sistémico caracterizado por su autorreforzamiento (circularidad, morfogénesis). Este tipo de retroalimentación está asociada a los fenómenos biológicos del crecimiento y diferenciación, que se mantienen o pueden modificar sus metas/fines nos encontramos ante casos de retroalimentación positiva (Mayurama. 1963). RETROINPUT: Son salidas de un sistema orientadas a si mismo (retroalimentación), los sistemas biológicos y sociales son procesos de autorregulación. MORFOGENESIS: Los sistemas complejos se caracterizan por tener la capacidad de elaborar o modificar sus formas con la finalidad de conservarse viables (retroalimentación positiva). Se trata de procesos que dirigen el desarrollo, crecimiento o el cambio en la forma, la estructura y estado del sistema; ejemplo de lo expuesto son los procesos de diferenciación, la especialización, el aprendizaje y otros. En términos cibernéticos los procesos causales mutuos (circularidad o cíclicos) aumentan la desviación y se denominan morfogenéticos. Estos procesos activan o potencian la posibilidad de adaptación de los sistemas a los ambientes que se hallan en permanente cambio. MORFOSTASIS: Son procesos de intercambio con el ambiente que tienden a preservar o mantener la forma, la organización o un estado en un sistema; corresponde a un estado de equilibrio, homeostasis o retroalimentación negativa. Son procesos característicos de los biosistemas. NEGUENTROPÍA: Se refiere a la energía que el sistema importa del ambiente para mantener su organización y sobrevivir (Johannsen. 1975). SERVICIO: Son outputs de un sistema dirigidos a servir de inputs a otros sistemas o subsistemas equivalentes.

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BIBLIOGRAFÍA •

Ancona, I y otros. Ecología y educación ambiental. Mc Graw Hill.2004.

México. •

Arnold, M. “Teoría de Sistemas, Nuevos Paradigmas: Enfoque de Niklas

Luhmann”. Revista Paraguaya de Sociología. Año 26. Nº75. Mayo-agosto. 1989. Páginas 51-72. •

Arnold, M & D. Rodríguez. “Crisis y Cambios en la Ciencia Social

Contemporánea”. Revista de Estudios Sociales (CPU). Santiago. Chile. Nº65. 1990b. •

Ashby, W.R. “Sistemas y sus Medidas de Información”. En: von Bertalanffy,

et. al. Tendencias en la Teoría General de los Sistemas. Alianza Editorial. Madrid. 3º Edición. 1984. •

Began, M. Ecología animal, Modelos de cuantificación de poblaciones. Ed.

Trillas. 1985. México. •

Bertalanffy Von, L. Teoría General de los Sistemas. Editorial Fondo de

Cultura Económica. México. 1976. •

Bertalanffy Von, L. “The Theory of Open Systems in Physics and Biology”.

En: Science. Nº3. 1959. Páginas 23-29. •

Boughey, A. Ecología de las poblaciones. Ed. Paidos. 1978. Buenos Aires.

•

Castro, T. y otros. Cambio global causas y consecuencias Siglo veintiuno

editores. 2015. México. •

Enger, E y Smith, B. Ciencia Ambiental, un estudio de interrelaciones. Mc

Graw Hill. 2006. México. •

Emmel, T. Ecología y Biología de Poblaciones. Ed. Interamericana. 1975.

México. •

Enkerlin, E. y otros. Vida, ambiente y desarrollo en el siglo XXI: lecciones y

acciones. Grupo editorial Iberoamericana. 2000. México •

Forrester, J.W. Principles of Systems. Wright-Allen Press. 1968.

DE LA ECOLOGÍA A LAS CIENCIAS APLICADAS | DR. LUIS OBLITAS QUISPE

•

Hall, A.D. & R.E. Fagen. “Definition of System”. En: General Systems. Jg 1.

1975. Páginas 18.28. •

Flos, J. Ecología entre la magia y el tópico. Ed. Omega. Barcelona.

•

Herrera-Morales. Factores ambientales y estilos de desarrollo. Ed. Trillas.

1995. México •

Johannsen, O. Introducción a la Teoría General de Sistemas. Facultad de

Economía y Administración. Universidad de Chile. 1975. •

Krebs, Ch. Ecología: estudio de la distribución y la abundancia Harla

Ediciones. 1985. México. •

Mayurama, M. “The Second Cybernetics: Desviation-Amplyfiling Mutual

Causal Processes”. En: American Scientist. 1963. Páginas 164-179. •

Llorca, F y otros. Técnicas d educación e interpretación ambiental. Editorial

Síntesis S.A. 2015. Madrid. •

Odum, E. Ecología: El vínculo entre las Ciencias Naturales y las Sociales. Ed.

CECSA. 1995. México. •

Odum, E. Ecología: Peligra la vida. Nueva Editorial Interamericana S.A.

México. 1995. •

Odum, E-Warret, G. Fundamentos de Ecología. Ed. Thomson.2005. México.

•

Rodríguez, D. & M. Arnold. Sociedad y Teoría de Sistemas. Editorial

Universitaria. Santiago. Chile. 1991. •

Rodríguez, J. Ecología. Ediciones Pirámide. 2016. España.

•

Turk-Wittes, Ecología, contaminación y medio ambiente. Ed.

Interamericana.1973. México. •

Turk-Wittes. Tratado de Ecología. Ed. Interamericana. México, 1981.

•

Vásquez, G. Ecología y Formación Ambiental. Ed. McGraw-Hill. 1993.

México.

DE LA ECOLOGÍA A LAS CIENCIAS APLICADAS | DR. LUIS OBLITAS QUISPE

•

Enkerlin, E. y otros. Vida, ambiente y desarrollo en el siglo XXI: lecciones y

acciones. Grupo editorial Iberoamericana. 2000. México •

Forrester, J.W. Principles of Systems. Wright-Allen Press. 1968.

•

Van Esso, M y otros. Fundamentos de ecología. Ediciones Novedades

Educativas. 2006. Buenos Aires. •

Wiener, N. Cibernética y Sociedad. Editorial Sudamericana. Buenos Aires.

1979.

LINKOGRAFÍA ww.un.org/spanish/esa/ http://www.unesco.org/general/spa/ http://www.unep.org/ http://www.fao.org/ http://www.unfpa.org/swp/2003/espanol/ch1/ https://www.biodiversidad.gob.mx › genes › divgenetica http://www.cinu.org.mx/onu/estructura/mexico/prog/pnuma.htm http://www.greenpeace.org.mx http://www.lifeder.com/indice-de-shannon/ http://www.grida.no/publica/climate/mate/page/3058.aspx. https://www.com>desarrollo-sostenible. https://www.lifeder.com/indice-de-shannon/

CONGRESOS 003, I Congreso Mundial de Educación Ambiental, Espinho, Portugal, “Estrategias para un futuro sostenible”, PNUMA-UNESCO. 2005, III Congreso mundial de Educación Ambiental, “Caminos educativos hacia la sostenibilidad”. Turín, Italia. 2009, V Congreso mundial de Educación Ambiental, “La Tierra, nuestro hogar común”. Montreal – Canadá. 2011, VI Congreso Mundial de Educación Ambiental “Explorar, experimentar, educar”, Brisbane- Australia.

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Estudia la naturaleza, ama la naturaleza, acércate a la naturaleza. Nunca te fallará. Frank Lloyd Wright

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Dr. Luis Oblitas Quispe