Biología

La ecología es una disciplina científica centrada en el estudio de la relación entre los seres vivos con el ambiente, como la relación de los organismos con el ecosistema, la acción del hombre sobre el ambiente, la relación de los organismos dentro del ecosistema; este se divide en dos factores. Por un lado están los factores bióticos que son aquellos organismos que comparten el hábitat como los animales, las plantas y las bacterias. Por otro lado los factores abióticos que pueden ser el suelo, la temperatura, etc.

Para comprender la ecología, los ecólogos deben estudiar los funcionamientos y la forma en que cada sistema responde, por ejemplo el estudio de cada factor (agua, animales, clima, suelo, plantas, etc.).

También es importante que el ecólogo tenga en cuenta el estudio de otras ciencias, ya que se debe estudiar la relación de cada una de ellas: Zoología, Hidrología, Geología, Bacteriología, etc.

Uno de los creadores más importantes fue Ernest Haeckle en el año 1869, quien comprendió en esta el estudio de las relaciones de los organismos con el entorno. Era seguidor de Darwin, defendía la idea de que los organismos fueran pasivos frente al ambiente y viceversa.

Línea del tiempo de la historia de la Ecología

Ecosistema

El ecosistema es un conjunto formado por seres vivos y elementos no vivos del ambiente, que comparten el mismo hábitat. Los ecosistemas suelen formar unas series de cadenas que muestran la interdependencia de los organismos dentro del sistema.

En el ecosistema hay dos tipos de componentes:

• ABIOTICOS: Están formados por aspectos no orgánicos del medio ambiente, que determinan la forma de la vida. Por ejemplo: En lugar cerca del ecuador hace más calor que en las zonas cerca de los polos y que en las zonas templadas. La humedad influye en la cantidad de agua tanto en el aire como en el suelo, el cual a su vez genera lluvias.

• BIOTICOS: Los componentes bióticos de un ecosistema son los seres vivos que lo habitan. Ayudan en la transferencia y el ciclo de la energía. Por ejemplo: Las plantas obtienen su energía a través de la luz solar. Hay tres principales tipos de consumidores: Herbívoros (se alimentan de vegetales), Carnívoros (se alimentan de otros animales) y Omnívoros (pueden digerir tanto animales como vegetales).

Los ecosistemas se dividen en varios tipos y características como se verán en el siguiente cuadro.

Clasificación de los ecosistemas

En general se clasifican según tres criterios:

• Origen:

• Artificial: son ecosistemas creados por el hombre copiando un ecosistema natural.

• Humano: son ecosistemas naturales modificados por el hombre según su cultura.

• Natural: son ecosistemas que no fueron modificados por hombre.

• Tamaño:

• Microecosistema: Son ecosistemas de poca extensión (por ej: maceta, pecera, etc.).

• Macroecosistema: Son ecosistemas de gran extensión (por ej: océano, selva, etc.).

• Ubicación:

• Acuático: son ecosistemas donde la vida se desarrolla dentro del agua.

• Aeroterrestre: La vida se desarrolla sobre el suelo en contacto con el aire.

• Transición: la vida se desarrolla tanto en el agua como en el ambiente aeroterrestre, corresponde a orillas de lagos, ríos, lagunas, etc.

RELACION DE LOS SERES VIVOS DENTRO DE UN ECOSISTEMA

• Según su forma de alimentación:

• PRODUCTORES: Fabrican su propio alimento. Por ejemplo: Plantas, algas, etc.

• CONSUMIDORES PRIMARIOS: Se alimentan de los productores. Por ejemplo: Los herbívoros.

• CONSUMIDORES SECUNDARIOS: Se alimentan de los consumidores primarios. Por ejemplo: Los depredadores.

• DESCOMPONEDORES: Se alimentan de los restos de otros seres vivos. Por ejemplo: Hongos y bacterias.

RELACIONES INTERESPECIFICAS E INTRAESPECIFICAS:

• INTERESPECIFICAS: Son las que se establecen entre los individuos de diferente especie en un ecosistema. Pueden ser beneficiosas para la especie si favorecen la cooperación entre los organismos o perjudiciales si provocan la competencia. Algunas de las relaciones más habituales son:

• Relación de comensalismo: Es la relación en la que una especie (el comensal) obtiene un beneficio de otra sin que esta tenga ningún perjuicio, permaneciendo por tanto indiferente. Por ejemplo: Cangrejo ermitaño. El cangrejo ermitaño se aprovecha de la concha de otra especie que ya ha muerto para su protección.

• Relación de mutualismo: Es aquella en la que las especies obtienen un beneficio mutuo. En algunos casos se ha llegado a una total compenetración y las dos especies no pueden vivir de forma separada, se llama entonces simbiosis. Por ejemplo: Los líquenes son especies formadas por la asociación simbiótica entre un alga y un hongo. El alga produce el alimento por fotosíntesis y el hongo aporta la fijación al sustrato y humedad.

• Relación parásito – huésped: Es aquella en la que un organismo (el parásito) vive a costa de otro (el hospedador) del que obtiene lo necesario para vivir por ejemplo: Pulgón y rosal. El pulgón absorbe los nutrientes del rosal al que debilita y perjudica. El parasitismo no suele terminar la muerte de la especie parasitada.

• Relación presa – depredador: Es la relación en la que una especie (el depredador) obtiene un beneficio a costa de otra especie que se ve perjudicada y que normalmente muere (la presa). Por ejemplo: León y gacela.



• INTRAESPECIFICAS: Es la interacción biológica en la que los organismos que intervienen pertenecen a la misma especie. Por ejemplo:

• ASOCIACIONen grupos de individuos se produce para obtener determinados beneficios. Por ejemplo: Mayor facilidad para la caza y la obtención de alimento.

• COMPETENCIA: Se produce cuando dos o más seres vivos se diputan aquello que necesitan. Por ejemplo: Los arboles que crecen en la selva para llegar a la luz.

• COOPERACION:

• Colonial: Para sobrevivir (formados por individuos de reproducción asexual). Está compuesta por muchos individuos unidos físicamente entre sí constituyendo un todo inseparable. Un ejemplo es el coral.

• Estatal: Para poder sobrevivir y mejorar su calidad de vida, existiendo división del trabajo: unos son reproductores, otros obreros y otros defensores. Construyen nidos. Está compuesta por muchos individuos agrupados en distintas categorías. Por ejemplo: Las abejas.

• Familiar: Por grado de parentesco. Tienen por objeto la reproducción y el cuidado de las crías. Por ejemplo los gorilas cuyo beneficio de asociación es el cuidado de las crías.

• Gregaria: Por transporte y locomoción, se agrupan con un fin determinado: migración, búsqueda de alimento, defensa, etc. Por ejemplo: Las gacelas.



Diferencia y características de las cadenas, redes y pirámides tróficas:

Las cadenas, redes y pirámides marcan un orden de quien se come a quien, estas tienen diversas características y diferencias:

• CADENA TROFICA: Es el proceso de transferencia de energía a través de organismos en el que cada uno se alimenta del anterior y es el alimento del siguiente:

• 1er NIVEL TROFICO: Productores

• 2do NIVEL TROFICO: Herbívoros

• 3er NIVEL TROFICO: Carnívoros primarios

• 4to NIVEL TROFICO: Carnívoros secundarios



• RED TROFICA: Es un conjunto de cadena trófica interconectadas que pueden establecerse en un ecosistema. Estas son diagramas no lineales con las que se manifiestan las relaciones de depredación en un ecosistema. Las redes son muchas cadenas íntimamente relacionadas e interconectadas en donde circula energía y materiales.



• PIRAMIDE TROFICA: Es la secuencia de la dependencia cuantitativa de las cadenas alimentarias. Se divide en tres tipos:

• BIOMASA: Representa la cantidad de materia seca total en cada nivel trófico.

• DE ENERGIA: Expresa la cantidad de energía disponible en cada nivel trófico en calorías.

• NUMERICA: Muestra el numero de seres vivos que existen en cada nivel trófico en un tiempo y superficie determinados.



Fotosíntesis

La fotosíntesis es un proceso en virtud del cual los organismos con clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, captan energía en forma de luz y la transforman en energía química; y la materia inorgánica en orgánica. Este proceso mantiene la posibilidad de vida en nuestro planeta, porque se libera a la atmosfera el oxigeno que respiran los seres vivos.

Se realiza en dos etapas:

• Una serie de reacciones que dependen de la luz y son independientes de la temperatura.

• Una serie de reacciones que dependen de la temperatura y son independientes de la luz.

• Primera etapa (fase primaria o lumínica): La fase lumínica es la cual produce reacciones químicas con la ayuda de la luz solar y la clorofila.

La clorofila es un compuesto orgánico, que capta la luz solar y provoca el rompimiento de la molécula de agua (H2O), separando el hidrogeno (H) del oxigeno (O), esto quiere decir que se rompe el enlace químico que mantiene unida a la molécula de agua por efecto de la luz.

• Segunda etapa (fase secundaria u oscura): La fase oscura, es la que no necesita la luz. Ocurre en los cloroplastos y depende de los productos obtenidos en la fase lumínica. El hidrogeno formado en la fase anterior se suma al dióxido de carbono gaseoso (CO2) presente en el aire, dando como resultado la producción de compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos.

Dicho proceso se desencadena gracias a una energía almacenada en moléculas que da como resultado glucosa (C6H12O6). Después de la formación de la mencionada ocurre una secuencia de otras reacciones químicas que dan lugar a la formación de almidón y varios carbohidratos. A partir de estos la planta elabora lípidos y proteínas, lo que produce el crecimiento. Por ejemplo, el almidón producido con el agua en las hojas es absorbido por unos minúsculos tubitos que existen en el tallo de la planta y es transportado hacia la raíz donde se almacena. Este almidón fabrica celulosa constituyente de la madera.



Ciclos biogeoquímicos

Están constituidos por la circulación de materia desde los seres vivos hacia el ambiente abiótico y viceversa. Las sustancias utilizadas por los seres vivos, "no se pierden", se transforman y se reutilizan circulando varias veces, dentro como fuera de los ecosistemas.

Nuestro planeta actúa como un sistema cerrado donde la cantidad de materia existente permanece constante pero sufre permanentes cambios en su estado químico dando lugar a la producción de compuestos simples y complejos.

Es por ello que los ciclos de los elementos químicos gobiernan la vida sobre la tierra, partiendo desde un estado elemental para formar componentes inorgánicos, luego orgánicos y regresar a su estado elemental.

Los ciclos biogeoquímicos pueden ser:

• Gaseosos: Los elementos casi siempre se distribuyen en la atmósfera y de ahí a los organismos, y así sucesivamente. La transformación de elementos de un estado a otro es relativamente rápida.

• Ciclo del carbono: Todas las moléculas están compuestas por cadenas de carbono enlazadas entre sí. Las plantas lo absorben desde el aire, y lo procesan hasta transformarlo en una sustancia vegetal. Una pequeña parte es devuelta hacia la atmosfera, mientras que la otra llega hasta los animales que se alimentan con las plantas; de ahí continua el viaje hasta los animales carnívoros. Durante su vida los animales devuelven dióxido de carbono a la atmosfera; una vez muertos son reducidos a una cantidad de materia orgánica mínima, gracias a la acción de los organismos descomponedores.



• Ciclo del nitrógeno: Está compuesto por las siguientes etapas:

• AMONIFICACION: Es la transformación de los compuestos nitrogenados orgánicos en amoniaco, siendo eliminados como urea, acido úrico o directamente amoniaco.

• ASIMILACION: Las plantas toman el amonio y el nitrato por las raíces usando el nitrógeno para la síntesis de clorofila, proteínas y acido nucleico.

• DESNITRIFICACION: Proceso que reduce por medio de bacterias que necesitan usar el oxigeno en suelos poco aireados y mal regados degradando los nitratos y liberando nitrógeno.

• FIJACION: Se produce cuando el nitrógeno es transformado en amoniaco por bacterias presentes en los suelos y en las aguas.

• NITRIFICACION: Es la transformación del amoniaco en nitritos, por un grupo de bacterias del genero nitrosomas que luego se convierten en nitratos por medio de otras bacterias del genero nitrobacter.



• Ciclo del oxigeno: abastece las necesidades de todos los organismos respiradores, los electrones reducen los átomos de dióxido de carbono (CO2), a carbohidratos liberando oxigeno.



• Sedimentarios: Son aquellos donde los elementos permanecen formando parte de la tierra, ya sea en las rocas o en el fondo marino, y de ahí a los organismos. En estos, la transformación y recuperación de estos elementos es mucho más lenta.

• Ciclo del azufre: El azufre llega a la atmosfera provenientes de los volcanes y las industrias, luego llega a la tierra con las lluvias en forma de sulfatos y sulfitos, son absorbidos por los vegetales y quedan presentes luego en los suelos como materia en descomposición

.



• Ciclo del fosforo: La lluvia disuelve los fosfatos y los pone a disposición de los vegetales, fertilizan los océanos y los mares incorporándose a los peces que son extraídos por aves acuáticas que los devuelven a la tierra en forma de excremento.



• Mixtos: Combinación de los ciclos gaseoso y sedimentario, ya que esa sustancia permanece tanto en la atmósfera como en la corteza terrestre.

• Ciclo del agua: Comprende el proceso que recoge, purifica y distribuye el suministro del agua; los pasos son: condensación, escurrimiento, evaporación, infiltración, precipitación, respiración y transpiración.



La energía dentro del ecosistema

En un ecosistema, el flujo de energía y de materia es muy importante; es lo que permite la subsistencia de la vida en nuestro planeta. La materia, puede ser utilizada muchas veces. Circula de manera cíclica en el ecosistema. La energía es unidireccional y utilizada una sola vez, por lo tanto, es un sistema abierto, luego de utilizada se convierte en calor, el cual se disipa rápidamente y no es recuperable. Cuando la energía pasa de un nivel a otro, se va reduciendo progresivamente. A lo largo de la cadena alimentaria, se transforma de energía luminosa a energía química, para luego perderse como energía calorífica.

Biodiversidad

El valor esencial de la biodiversidad reside en que es el resultado de un proceso histórico natural de gran antigüedad. Por esta razón, tiene el derecho de continuar su existencia. Además es garante de bienestar y equilibrio en la biosfera. Los elementos que la componen forman unidades funcionales, que aseguran servicios básicos para la supervivencia. Representa una fuente potencial para las necesidades futuras.

• El aspecto científico: La biodiversidad es importante porque cada especie puede dar una pista a los científicos sobre la evolución de la vida. Además, la biodiversidad ayuda a la ciencia a entender cómo funciona el proceso vital y el papel que cada especie tiene en el ecosistema; si no se comprende el funcionamiento de los ecosistemas naturales no se tendrán elementos suficientes para hacer un uso racional de los recursos naturales y para manejar los ecosistemas artificiales.

• El aspecto ecológico: Hace referencia al papel de la diversidad biológica desde el punto de vista sistémico y funcional. Al ser indispensables a nuestra propia supervivencia, muchas de estas funciones suelen ser llamadas servicios.

• El aspecto económico: La biodiversidad es el primer recurso para la vida diaria, y además como un depósito de recursos útiles para la fabricación de los artículos económicos importantes que proporciona a la humanidad como: alimentos, industria, recreación, suministros, turismo y se ha desempeñado en el desarrollo de la economía mundial.

• El aspecto educativo: Educación es la base para esta toma de conciencia y para el cambio de conductas a niveles individual y comunitario. Es importante lograr que los niños en edad escolar se conviertan en promotores del cambio al adoptar frente a la naturaleza una actitud diferente a las que sus padres han tenido. Para ello es preciso enseñarles a valorar la naturaleza e impulsarlos a llevar a cabo acciones simples en favor del medio ambiente, como cuidar los espacios verdes, no arrojar elementos contaminantes o que puedan afectar a las especies silvestres, etc.

• El aspecto estético: Si la diversidad biológica no se preserva, la humanidad perderá la posibilidad de apreciar y disfrutar de una gran parte de los resultados de millones de años de evolución biológica en nuestro planeta. La recompensa estética que los seres humanos obtienen al contemplar la naturaleza es incalculable y debe ser tenida en cuenta en el momento de evaluar los recursos naturales. En la actualidad se observa un mayor interés por cuestiones relacionadas con la conservación de esos recursos, que se manifiesta en la creciente popularidad del ecoturismo, de la afición a observar aves, de la práctica de la jardinería y de la producción y difusión de documentales sobre la vida silvestre.

• El aspecto ético: Todo ser viviente tiene un valor por el simple hecho de existir. El ser humano es la especie dominante sobre la Tierra y tiene derecho a hacer uso de la diversidad biológica, pero esto no lo exime de la obligación de respetar a las otras especies que conviven con él. Por este motivo, toda acción del hombre que ponga en peligro la supervivencia de otra especie es éticamente inaceptable. Además, el ser humano tiene la obligación de preservar los recursos biológicos para el futuro, ya que las generaciones venideras deberían tener las mismas oportunidades de apreciar y disfrutar de la diversidad biológica y de obtener los beneficios de su explotación.

Problemas ambientales

Las principales afectaciones al ambiente global, se expresan en el agotamiento de recursos naturales, renovables y no renovables; en la distribución ecológica desigual del consumo de energía y en la disminución de la capacidad del sistema ambiental planetario para asimilar los desechos producidos por la sociedad.

Son aquellos problemas cuyos efectos no se limitan a un país o región, si no que se manifiestan extensa e intensamente por todo el planeta. Los principales son:

• Pérdida de diversidad biológica: La biodiversidad es muy importante para la vida en nuestro planeta. Muchas especies y ecosistemas están desapareciendo, se están extinguiendo; lo cual verdaderamente es muy grave. Es el único impacto ambiental que sin lugar a dudas es irreversible cuando una especie se extingue no hay absolutamente nada que podamos hacer para recuperarla.

Estos gases tienen la habilidad de absorber la radiación, llevando a una tendencia de que la atmósfera cree climas más calientes.

• Destrucción de la capa de ozono: La presencia en la estratosfera de determinados compuestos, especialmente los clorofluorcarbonos (CFC), ha provocado una disminución de la concentración de ozono en la estratosfera, que constituye un filtro atmosférico esencial para contener la radiación ultravioleta que proviene del sol. Una disminución sensible de esta capa protectora tiene efectos perjudiciales para la salud humana y para la biosfera. Cada molécula de CFC destruye miles y miles de moléculas de ozono.

• Desertificación: La desertificación es la degradación de la tierra en regiones áridas, semiáridas y subhúmedas secas, resultante de diversos factores, incluso variaciones climáticas y actividades humanas.

• Degradación de las cuencas: La degradación y deterioro de las cuencas hidrográficas es uno de los problemas ambientales de mayor significación que enfrentan los países en el mundo. En particular, la degradación de los suelos está contribuyendo al estancamiento de extensas áreas potencialmente agrícolas, cuya vulnerabilidad se incrementa a medida que se intensifica el uso de la tierra por actividades agrícolas y otros usos del territorio.

• Deforestación: La deforestación es el cambio de una cubierta dominada por árboles a una carece de ella. Es la eliminación de la vegetación natural por tanto, la eliminación de estos bosques es con mucho el factor principal conducente en la extinción masiva de las especies, que probablemente ocurrirá en unas pocas décadas futuras.

• Contaminación de los suelos: La contaminación del suelo es el desequilibrio físico, químico o biológico del suelo debido principalmente al inadecuado manejo de residuos sólidos y líquidos. Los elementos tóxicos depositados en el suelo se trasladan a las plantas y animales y luego a las personas.

• Contaminación de las aguas: La contaminación del agua es un problema local, regional y mundial y está relacionado con la contaminación del aire y con el modo en que usamos el recurso de la tierra. El crecimiento demográfico, la industrialización y la concentración urbana, contribuyen a lo que es una amenaza para el hombre contemporáneo, el deterioro de su medio ambiente. Desde su origen, los grupos humanos se establecieron en las cercanías de los ríos, lagos o áreas costeras, por su dependencia vital del medio acuático, provocando así los primeros indicios del deterioro de la calidad del agua y evidenciando la contaminación. La contaminación del agua es incorporación al agua de materias extrañas como microorganismos, productos químicos, residuos industriales y de otros tipos, o aguas residuales. Estas materias deterioran la calidad del agua y la hacen inútil para los usos pretendidos.

• Contaminación atmosférica: Es la presencia en la atmosfera de determinadas sustancias perjudiciales para el ser humano y el resto de los seres vivos. Es un tipo de contaminación ambiental que afecta el aire que respiramos y dado el gran desarrollo de las industrias actuales cada vez se la hace más difícil frenarla.

• Calentamiento global de la tierra: el termino calentamiento global se refiere a un alza en la temperatura promedio de la tierra como resultado de que la radiación emitida por el planeta está siendo retenida por varios gases en la atmosfera los cuales su concentración ha sido aumentada por la industrialización humana, comercial y actividades agriculturales.

Taxonomía y sistemática

Son las ramas de la biología responsables de la categorización jerárquica.

La sistemática se encarga de crear sistemas de clasificación en los cuales se toma en cuenta: Los rasgos de similitud, las diferencias, el origen y relaciones evolutivas de cada especie. Se representan en forma de árbol ramificado, en cuya base se identifica al ancestro y en las ramas la descendencia de las especies que contiene.

La taxonomía se encarga de poner las reglas y procedimientos para identificar, nombrar y clasificar a cada una de las especies en las categorías o niveles de forma jerárquica, siguiendo los patrones de la sistemática; basados en relaciones naturales, de manera que se reúnen en un mismo grupo los organismos que presentan cierta relación y características en su origen evolutivo.

Carl von Linne (1707-1778)

Fue un naturalista sueco; que sentó las bases de la clasificación de los seres vivos. Los ordeno en categorías taxonómicas, que van desde lo general a lo particular: Especie, familia, filo, género, reino, orden y clase.

Con el fin de evitar la confusión en la comunidad científica, decidió asignar a cada especie un nombre único a partir de un sistema universal; la nomenclatura bionominal o nombre científico de una especie esta compuesto por los nombres del género y el epíteto específico. El género inicia con mayúscula y el epíteto con minúscula, en cursiva o subrayada.



NIVELES DE CLASIFICACION TAXONOMICOS

Unicelulares: Procariotas (reino mónera) Eucariotas (reino protista) Multicelulares: Fotosintético (reino plantae) Absortivo (reino fungí) Ingestivo (reino animalia)

Ejemplo

Sistema para catalogar organismos:

• Phylum: Agrupa a los seres vivos por su sistema de organización; con ciertos rasgos evolutivos. Así a pesar de los aspectos externos aparentemente diversos, basados en sus organizaciones internas. En los vegetales se utiliza división.

• Orden: Es una división de la clase que se basa en las características comunes de algunos seres vivos.

• Género: Es la categoría que emparenta a las especies relacionadas entre sí por medio de la evolución.

• Familia: Es la agrupación de los seres vivos con características comunes dentro de un orden.

• Especie: Es usada para referirse a un grupo de individuos que cuentan con las mismas características permitiendo la descendencia fértil entre ellos.

• Clase: Los filos se dividen en clase por las características más comunes que hay entre ellos.

La necesidad de hacer más exacta la clasificación obligo a establecer categorías intermedias que se forman sobre todo, añadiendo prefijos a las existentes. Como ser súper, su e infra. Es necesario subrayar que alguna que las que se deducen de esta regla no se usa en absoluto; en particular, súpergenero, que es sustituida por la tribu; y súperespecie, que en botánica es sustituida por grex. También hay casos comunes de variedad, subgénero, subespecie, raza; y no tan comunes, como subtribus.

Dominios

En la actualidad están descritos tres dominios, también llamados imperios o superreinos, Contienen toda la diversidad biológica que se conoce, exceptuando los virus, que se clasifican a parte.Los tres Dominios son:

• Archaea: En él se incluyen todas las arqueas, como las bacterias, todos sus miembros son unicelulares y sin núcleo aunque se diferencian en cosas fundamentales como la composición de su pared exterior o sus rutas metabólicas, casi cercanas a las de eucariotas. Hasta el estudio taxonómico basado en la comparación de las moléculas de ADN las arqueas se consideraban un filo dentro del dominio Bacteria, aunque las pruebas moleculares demostraron que su origen es posterior al de bacterias, a medio camino entre ellas y los eucariotas. Sin embargo las arqueas son las reinas de las condiciones extremas, por ejemplo, salinidad como pudiendo usar como nutrientes el hidrógeno, el amoniaco o el metano.

Partes: 1, 2