UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA DIRECCIÓN DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN
SEGUNDO SEMESTRE 2014 ESTUDIANTE: KAROL ROMERO AGUIRRE Ecología
Proviene de dos voces griegas: OIKOS: CASA LOGOS: TRATADO O ESTUDIO Ecología es la rama de la Biología que estudia los seres vivos en su medio ambiente y también el ecosistema. EL ecosistema es una unidad de funcionamiento de la Naturaleza formada por las condiciones ambientales de un lugar, la comunidad que lo habita y las relaciones que se establecen entre ellos.
Ernst Haeckel, científico alemán del siglo XIX, que fue quien inventó el término Ecología, la definió como la ciencia que se ocupa del estudio de los seres vivos, tal y como se encuentran en las condiciones naturales en los lugares donde habitan.
El Medio Ambiente El medio ambiente es un sistema formado por elementos naturales y artificiales que están interrelacionados y que son modificados por la acción humana. Se trata del entorno que condiciona la forma de vida de la sociedad y que incluye valores naturales, sociales y culturales que existen en un lugar y momento determinado. Es el conjunto de todos los factores y circunstancias que existen en el lugar donde habita un ser vivo y con los que se halla en continua relación. Existen tres tipos de medios ambientales: terrestre, aéreo y acuático. El Habitad Es el ambiente que ocupa una población biológica. Es el espacio que reúne las condiciones adecuadas para que la especie pueda residir y reproducirse, perpetuando su presencia.
Es conjunto de lugares geográficos que poseen las condiciones ambientales adecuadas para que una especie de ser vivo habite en ellos. Factores abióticos Son las características físicas y químicas del medio ambiente. Los factores abióticos son los distintos componentes que determinan el espacio físico en el cual habitan los seres vivos. Influyen en los seres vivos, que, para sobrevivir mejor, adquieren adaptaciones a ellos. Son ejemplos de factores abióticos la temperatura, la humedad, la cantidad de luz, la salinidad, la composición del suelo, la abundancia de oxígeno, etc. Factores abióticos Terrestres a) Temperatura.- La temperatura varía en función de la hora del día, de la estación, de la latitud y de la altitud. Así, en invierno suele hacer más frío que en verano, en los Polos más frío que en el Ecuador y en la montaña más frío que en el valle. b) Humedad.- La cantidad de vapor de agua presente en el aire. Se puede expresar de forma absoluta mediante la humedad absoluta, o de forma relativa mediante la humedad
relativa o grado de humedad. La humedad relativa es la relación porcentual entre la cantidad de vapor de agua real que contiene el aire y la que necesitaría contener para saturarse a idéntica temperatura. c) Luz.- resulta imprescindible para los seres vivos puesto que directa o indirectamente suministra la energía necesaria para la vida.
Los Factores Abióticos Del Medio Acuático Los principales son la salinidad, la luz y la cantidad de oxígeno disuelto. a) Salinidad.- Es la cantidad de sales disueltas en el medio; es importante, ya que condiciona el in- tercambio hídrico de los organismos con su medio externo. b) Luz.- como en el medio terrestre, es indispensable directa o indirectamente de los ecosistemas acuáticos. El agua actúa como un filtro absorbiendo las radiaciones luminosas de forma desigual c) Los animales acuáticos respiran el oxígeno disuelto en el agua. Este oxígeno puede proceder del producido por las algas, pero en su mayoría proviene del aire por disolución a través de la superficie. Los Seres Vivos En El Ecosistema Población.- Al conjunto de organismos de la misma especie que comparten un espacio determinado.
Comunidad o biocenosis.- Al conjunto de poblaciones de distintas especies que comparten un espacio determinado.
Especie.- Se considera que dos organismos pertenecen a la misma especie cuando comparten rasgos comunes y son capaces de reproducirse entre sí produciendo descendencia fértil.
Las Relaciones Entre Los Individuos De Una Población Un factor ambiental biótico es toda relación entre los organismos que conviven en un ecosistema. Se les puede clasificar en intraespecíficas, si se establecen entre miembros de una misma población (una misma especie), e interespecíficas, si se establecen entre organismos de especies distintas. La competencia intraespecífica. Competencia.- Es una relación entre individuos encaminada a la obtención de un mismo recurso. El efecto de la competencia se traduce siempre por un efecto negativo sobre la fecundidad y la supervivencia. Así, por ejemplo, las liebres de una zona superpoblada, que compiten por comer hierba. Las asociaciones intraespecíficas. Son relaciones encaminadas a la mejor obtención de un objetivo común, generalmente, el cuidado de la prole, la defensa o el reparto del trabajo. Hay diferentes tipos: Familiar. Formada en general por individuos emparentados entre sí, generalmente los progenitores y sus crías. Facilita la procreación y el cuidado de las crías, aunque también sirve para la defensa común o incluso la cooperación en la obtención de alimento (caza). Hay muchos tipos:
Macho, hembra y crías, como en el caso de las cigüeñas. Hembra y crías, como en el caso de los ciervos. Macho, hembras y crías, como en el caso de los leones. Hembras (emparentadas) y crías, como en el caso de los Elefantes. Gregaria. Formada por individuos no necesariamente emparentados que se reúnen para obtener un beneficio mutuo de diversa índole: búsqueda de alimento, defensa,
migraciones, etc. Es el caso de las bandadas de aves o rebaños de mamíferos migratorios, los bancos de peces, etc.
Colonial. Formadas por individuos procedentes por gemación de un único progenitor y permanecen unidos toda la vida. Hay distintos tipos de individuos especializados en diferentes funciones. Es típica de los corales, gorgonias y de algunos pólipos flotantes como la carabela portuguesa. Estatal. Formada por individuos descendientes de una única pareja reproductora (denominados generalmente rey y reina). Presentan diferenciación en distintos tipos de individuos (cas- tas) especializados en diferentes tipos de trabajo y general- mente estériles. Es típica de hormigas, abejas, termitas y algunas avispas.
Las Relaciones Entre Los Individuos De Una Biocenosis. Depredación.-Consiste en una relación en la que un organismo, el depredador, se alimenta de otro organismo vivo, la presa. Esta definición excluye a los consumidores de materia orgánica muerta, sean resto o cadáveres, ya que en estos casos no se establece ninguna relación. Se puede hacer una distinción: Depredadores verdaderos: matan y consumen total o parcialmente a sus presas. Son lo que se entiende en lenguaje corriente por “depredadores” e incluye a lobos, leones, orcas, arañas, pero también a los roedores granívoros y a las plantas carnívoras. Ramoneadores: consumen porciones de su presa que se restablecen con el tiempo. No suelen causar la muerte de su presa. Pertenecen a este grupo la mayor parte de los herbívoros, los pulgones que se alimentan de fluidos vegetales, las mariposas, etc.
Estrategias del depredador frente a su presa La mayoría de los depredadores verdaderos se valen de su habilidad, fuerza o astucia para atrapar a sus presas. En ocasiones forman grupos para la caza (leones, lobos, hormigas, etc.) con lo que consiguen vencer a presas de mayor tamaño y asegurar el éxito de la caza, así como una mejor defensa contra los carroñeros que podrían arrebatársela. Hay que señalar que, aunque la depredación es evidentemente perjudicial para la presa, se considera beneficiosa para la población a la que pertenece, porque los depredadores suelen cazar a los individuos viejos o enfermos. Estrategias de la presa frente al depredador Esencialmente lo consiguen mediante tres mecanismos:
Huir: para lo que adoptan formas o miembros que les permiten un rápido desplazamiento.
Defenderse: mediante la adquisición de revestimientos protectores (tortugas, cangrejos, almejas) u órganos defensivos (cuernos en los toros o ñus, espinas en los erizos, estructuras tóxicas o venenosas en ortigas, medusas o ciertas ranas tropicales, etc.).
Esconderse: fenómeno llamado mimetismo y del que existen varios tipos:
Mimetismo críptico: Por el cual el ser vivo adopta un aspecto que les permite pasar desapercibidos respecto al entorno (insectos palo, lenguados o pulpos que adoptan la coloración del fondo, camaleones que cambian de color, etc. Mimetismo aposemático: En el que las presas adoptan aspectos que los hacen parecerse a otras especies más peligrosas (mariposas u orugas que tienen dibujados “ojos” que asustan a sus depredadores, anfibios o insectos que imitan la forma de otras especies peligrosas o venenosas).
Parasitismo El parasitismo es un tipo de simbiosis sensu lato, una estrecha relación en la cual uno de los participantes, (el parásito) depende del otro (el hospedero u hospedador) y obtiene algún beneficio, lo cual no necesariamente implica daño para el hospedero. El parasitismo puede ser considerado un caso particular de depredación. Los parásitos que viven dentro del huésped u organismo hospedador se llaman endoparásitos y aquéllos que viven fuera, reciben el nombre de ectoparásitos. Un parásito que mata al organismo donde se hospeda es llamado parasitoide. Algunos parásitos son parásitos sociales, obteniendo ventaja de interacciones con miembros de una especie social, como son los áfidos, las hormigas o las termitas. Mutualismo Es una relación en la que dos especies se asocian con beneficio mutuo. La intensidad de la asociación es muy variable. Existen mutualismos en los que el grado de cooperación es tan grande que las especies ya no pueden vivir separadas: se habla entonces de simbiosis. El pez payaso y la anémona conviven: el pez es inmune a las células urticantes de la anémona y consigue protección frente a sus depredadores; la anémona en principio es indiferente, pero probablemente se vea beneficiada porque otras posibles presas pueden acercarse a ella como el pez payaso. Las abejas y las flores se benefician mutuamente: las abejas consiguen alimento con el néctar y parte del polen de la flor, a cambio actúan como transportistas de polen entre flores.
Inquilinismo y comensalismo Son relaciones muy similares entre sí en las que una especie se beneficia y la otra resulta indiferente. Se suele hablar de comensalismo si la relación es alimenticia y de inquilinismo si la relación está en relación con el hábitat. La relación del buitre con los grandes carnívoros es un comensalismo: los buitres aprovechan los restos de las presas de los predadores una vez que éstos se han marchado. Los tiburones suelen nadar rodeados por un cortejo de peces que se aprovechan de los restos de su comida (comensales); algunos, incluso, (rémoras) se adhieren al cuerpo del tiburón y se dejan transportar: éste sería un caso de inquilinismo.
Ecosistema Un ecosistema es un sistema natural que está formado por un conjunto de organismos vivos (biocenosis) y el medio físico donde se relacionan (biotopo). Un ecosistema es una unidad compuesta de organismos interdependientes que comparten el mismo hábitat. Los ecosistemas suelen formar una serie de cadenas que muestran la interdependencia de los organismos dentro del sistema. También se puede definir así: «Un ecosistema consiste de la comunidad biológica de un lugar y de los factores físicos y químicos que constituyen el ambiente abiótico. El ecosistema es el conjunto de especies de un área determinada que interactúan entre ellas y con su ambiente abiótico; mediante procesos como la depredación, el parasitismo, la competencia y la simbiosis, y con su ambiente al desintegrarse y volver a ser parte del ciclo de energía y de nutrientes. Las especies del ecosistema, incluyendo bacterias, hongos, plantas y animales dependen unas de otras. Las relaciones entre las especies y su medio, resultan en el flujo de materia y energía del ecosistema.
Pirámides tróficas La pirámide trófica es una forma especialmente abstracta de describir la circulación de energía en la biocenosis y la composición de ésta. Se basa en la representación desigual de los distintos niveles tróficos en la comunidad biológica, porque siempre es más la energía movilizada y la biomasa producida por unidad de tiempo, cuanto más bajo es el nivel trófico Pirámide de energía en una comunidad acuática. En ocre, producción neta de cada nivel; en azul, respiración; la suma, a la izquierda, es la energía asimilada.
Pirámide de energía: En teoría, nada limita la cantidad de niveles tróficos que puede sostener una cadena alimentaria sin embargo, hay un problema. Solo una parte de la energía almacenada en un nivel trófico pasa al siguiente nivel. Esto se debe a que los organismo usan gran parte de la energía que consumen para llevar a cabo sus procesos vitales, como respiración, movimiento y reproducción. El resto de la energía se libera al medio ambiente en forma de calor: Solo un 10% de la energía disponible dentro de un nivel trófico se transfiere a los organismos del siguiente nivel trófico. Por ejemplo un décimo de la energía solar captada por la hierba termina almacenada en los tejidos de las vacas y otros animales que pastan. Y solo un décimo de esa energía, es decir, 10% del 10%, o 1% en total, se transfiere a las personas que comen carne de vaca.
Pirámide de biomasa: la cantidad total de tejido vivo dentro de un nivel trófico se denomina biomasa. La biomasa suele expresarse en término de gramos de materia orgánica por área unitaria. Una pirámide de biomasa representa la cantidad de alimento potencial disponible para cada nivel trófico en un ecosistema.
Pirámides de números: las pirámides ecológicas también pueden basarse en la cantidad de organismos individuales de cada nivel trófico. En algunos ecosistemas, como es el caso de la pradera, la forma de la pirámide de números es igual a las pirámides de energía y biomasa. Sin embargo, no siempre es así. Por ejemplo, en casi todos los bosques hay menos productores que consumidores. Un árbol tiene una gran cantidad de energía y biomasa, pero es un solo organismo. Muchos insectos viven en el árbol, pero tienen menos energía y biomasa.
También se suele manifestar este fenómeno indirectamente cuando se censan o recuentan los individuos de cada nivel, pero aquí las excepciones son más frecuentes y tienen que ver con las grandes diferencias de tamaño entre los organismos y con los distintos tiempos de generación, dando lugar a pirámides invertidas. Así en algunos ecosistemas los miembros de un nivel trófico pueden ser mucho más voluminosos y/o de ciclo vital más largo que los que dependen de ellos. Es el caso que observamos por ejemplo en muchas selvas ecuatoriales donde los productores primarios son grandes árboles y los principales fitófagos son hormigas. En un caso así el número más pequeño lo presenta el nivel trófico más bajo. También se invierte la pirámide de efectivos cuando las biomasas de los miembros consecutivos son semejantes, pero el tiempo de generación es mucho más breve en el nivel trófico inferior; un caso así puede darse en ecosistemas acuáticos donde los productores primarios son cianobacterias o nano protistas.
Relación entre la energía y los niveles tróficos En una cadena trófica, cada eslabón (nivel trófico) obtiene la energía necesaria para la vida del nivel inmediatamente anterior; y el productor la obtiene del sol. De este modo, la energía fluye a través de la cadena de forma lineal.
En esta sucesión de etapas en las que un organismo se alimenta y es devorado, la energía fluye desde un nivel trófico a otro. Las plantas verdes u otros organismos que realizan la fotosíntesis utilizan la energía solar para elaborar hidratos de carbono para sus propias necesidades. La mayor parte de esta energía química se procesa en el metabolismo y se pierde en forma de calor en la respiración. Las plantas convierten la energía restante en biomasa, sobre el suelo como tejido leñoso y herbáceo y bajo éste como raíces. Por último, este material, que es energía almacenada, se transfiere al segundo nivel trófico que comprende los herbívoros que pastan, los descomponedores y los que se alimentan de detritos.
Si bien, la mayor parte de la energía asimilada en el segundo nivel trófico se pierde de nuevo en forma de calor en la respiración, una porción se convierte en biomasa. En cada nivel trófico los organismos convierten menos energía en biomasa que la que reciben. Por lo tanto, cuantos más pasos se produzcan entre el productor y el consumidor final, la energía que queda disponible es menor. Rara vez existen más de cuatro eslabones, o cinco niveles, en una red trófica. Con el tiempo, toda la energía que fluye a través de los niveles tróficos se pierde en forma de calor. El proceso por medio del cual la energía pierde su capacidad de generar trabajo útil se denomina entropía.
MOLÉCULAS BIOLÓGICAS Los bioelementos o elementos biogénicos son las sustancias químicas que se encuentran conformando los seres vivos. Los más abundantes son: C, H, O, N. Le siguen: Na, Ca, Mg, k, Fe Y están los trazas como Co, Se, Mo y Zn
En química lo orgánico se refiere a las moléculas que tienen un esqueleto de carbono unido por átomos de hidrógeno. Las moléculas inorgánicas son mucho menos variadas y más simples que las orgánicas. Las moléculas orgánicas son diversas e interactúan en forma complicada. Todas estas interacciones moleculares dan a la célula capacidad de realizar las funciones vitales: Nutrirse, reproducirse y relacionarse con el medio que la rodea.
La variabilidad y funcionalidad de estas moléculas biológicas orgánicas se debe a la versatilidad del átomo de carbón que tiene 4 electrones en su capa externa en la que caben 8, lo que le da una alta capacidad de combinarse, pues este átomo se estabiliza si se enlaza con otros 4 o formando enlaces dobles o triples. De esta manera las biomoléculas pueden asumir formas complejas como cadenas ramificadas, anillos, láminas, hélices o tubos.
La vida ensambla moléculas pequeñas que luego se unen entre si formando moléculas grandes (macromoléculas). Las unidades pequeñas se denominan monómeros y las cadenas de estos se llaman polímeros. Como ejemplo de esto están los nucleótidos, que son los monómeros que forman polímeros llamados-ácidos-nucleicos.
Grupos funcionales en las moléculas biológicas: Son grupos de átomos que determinan las características y la reactividad química de las moléculas. Estos grupos son los principales responsables de la reactividad química del compuesto porque son menos estables que el esqueleto de carbón. Grupo
HIDROXILO
CARBONILO
CARBOXILO
Estructura
Propiedades
Esta en
-OH
Reacciones de Azúcares, almidón, deshidratación e ácidos nucleicos y hidrólisis alcoholes
-CO
Forma parte de las moléculas hidrofílicas
Azucares,hormonas, algunas vitaminas
-COOH
Participa en enlaces peptídicos
Aminoácidos y ácidos grasos
AMINO
SULFHIDRILO
FOSFATO
-NH2
Participa en enlaces peptídicos
Aminoácidos y ácidos nucleicos
-SH
Forma enlaces sulfuros en las proteínas
Proteínas
=PO4
Enlaza Ácidos nucleicos y nucleótidos en fosfolípidos. ácidos nucleicos
Aunque hay enorme diversidad de las moléculas biológicas estas pertenecen a cuatro categorías generales: 1.
Carbohidratos.
2.
Ácidos nucleicos
3.
Proteínas
4.
Lípidos
Niveles
de
organización
de
la materia viva La materia viva e inerte se puede encontrar en diversos estados de agrupación diferentes a los que se denominan niveles de organización de los seres vivos. Esta agrupación u organización puede definirse en una escala de organización que sigue como se describe más adelante el criterio de menor a mayor complejidad, de menor a mayor organización. Es necesario tener en cuenta que cada uno de los niveles de organización agrupa a los anteriores por lo que podríamos imaginar que funcionan
como las muñecas rusas (matrioskas) que encajan una dentro de la entra, así por ejemplo, el nivel de organización de la molécula engloba al nivel atómico, y al nivel subatómico. Niveles de organización de los seres vivos Partículas fundamentales: la componen los quarks y los leptones que son los constituyentes fundamentales de la materia. Especies de leptones se unen para formar electrones y especies de quarks se unen para formar neutrones y protones. La física es la ciencia que se encarga del estudio de este ámbito junto con el nivel atómico y subatómico. Subatómico: este nivel es el más simple de todo y está formado por electrones, protones y neutrones, que son las distintas partículas que configuran el átomo. Átomo: es el siguiente nivel de organización. Es un átomo de oxígeno, de hierro, de cualquier elemento químico. A nivel biológico podemos llamar a los átomos como bioelementos y clasificarlos según su función: Si cumplen una función estructural son bioelementos primarios: son el carbono, el fósforo,nitrógeno, hidrógeno, oxígeno y azufre que forman por ejemplo, las membranas de las células, las proteínas, los ácidos grasos, los lípidos… Si cumplen una función estructural y catalítica son bioelementos secundarios: calcio, sodio, potasio, magnesio, cloro, iodo… son fundamentales para el funcionamiento de la célula pero no forman parte estructural de las mismas. Si cumplen sólo función catalítica son oligoelementos o elementos vestigiales porque sus cantidades en el organismo son muy escasas como por ejemplo pueden ser el Cobalto, el Zinc, que intervienen en el funcionamiento de ciertas enzimas. Moléculas: las moléculas consisten en la unión de diversos átomos diferentes para forma, por ejemplo, oxígeno en estado gaseoso (O2), dióxido de carbono, o simplemente carbohidratos, proteínas, lípidos… Las moléculas pueden ser orgánicas (glucosa, lípidos, grasas) o inorgánicas (agua, sales minerales, gases, óxidos…) La bioquímica se encarga del estudio de este nivel de organización, siendo una de las disciplinas más punteras y que mayor recursos de investigación obtiene en investigación y universidades dentro de las áreas de este artículo. Estructuras subcelulares u orgánulos: no es uno de los niveles de organización que tradicionalmente se incluyen ya que está a medio a camino entre las moléculas y las células. Se puede considerar como un paso más, ya que supone la unión de varias moléculas para formar estructuras más grandes como los orgánulos de las células: membranas plasmáticas, aparato de Golgi… La citología o biología celular se encarga del estudio de las células y los orgánulos que las componen. Celular: las moléculas se agrupan en unidades celulares con vida propia y capacidad de autorreplicación. Las células puede ser eucariotas o procariotas dependiendo de su estructura. También pueden formar organismos de vida independiente como son los protozoos o las amebas.
Tisular: las células se organizan en tejidos: epitelial, adiposo, nervioso, muscular… En plantas hablaríamos del parénquima, por ejemplo. La histología es la ciencia que se encarga del estudio de los tejidos. Organular: los tejidos están estructurados en órganos: corazón, bazo, pulmones, cerebro, riñones… En las plantas, podemos hablar de hojas, tallo, raíz,… Sistémico o de aparatos: los órganos se estructuran en aparatos o sistemas más complejos que llevan a cabo funciones más amplias. Tenemos el ejemplo de los sistemas digestivos, respiratorios, circulatorios, nerviosos… Organismo: nivel de organización superior en el cual las células, tejidos, órganos y aparatos de funcionamiento forman una organización superior como seres vivos: animales, plantas, insectos,… Población: los organismos de la misma especie se agrupan en determinado número para formar un núcleo poblacional: una manada de leones, o lobos, un bosque de arces, pinos… coinciden además, en el tiempo y el espacio. Comunidad: es el conjunto de seres vivos de un lugar, por ejemplo, un conjunto de poblaciones de seres vivos diferentes. Está formada por distintas especies. Ecosistema: es la interacción de la comunidad biológica con el medio físico, con una distribución espacial amplia. Las poblaciones, comunidades y ecosistemas son estudiados por la ecología. Paisaje: es un nivel de organización superior que comprende varios ecosistemas diferentes dentro de una determinada unidad de superficie. Por ejemplo, el conjunto de vid, olivar y almendros características de las provincias del sureste español llamado agrosistemas. Región: es un nivel de organización superior al de paisaje y supone una superficie geográfica que agrupa varios paisajes. Bioma: Son ecosistemas de gran tamaño asociados a unas determinadas características ambientales: macroclimáticas como la humedad, temperatura, radiación y se basan en la dominancia de una especie aunque no son homogéneos. Un ejemplo es la taiga que se define por las coníferas que es un elemento identificador muy claro pero no homogéneo, también se define por la latitud y la temperatura. Biosfera: es todo el conjunto de seres vivos y componentes inertes que comprenden el planeta tierra, o de igual modo es la capa de la atmósfera en la que existe vida y que se sustenta sobre la litosfera. Como decíamos antes, tal vez ahora queda más claro que cada nivel de organización engloba a los niveles inferiores anteriores. Por ejemplo, un elefante tiene un sistema respiratorio que consta de órganos como son los pulmones, que a su vez están compuestos de tejidos como el tejido respiratorio, el epitelial, que a su vez lo conforman células, y así sucesivamente. Por otra parte se encuentran los niveles de organización morfológicos, especialmente en los vegetales que se agrupan en diferentes niveles de acuerdo a su estructura.1
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