Interacciones Bióticas

INTERACCIONES BIÓTICAS

Biól. María Cristina Morláns

Tema 4 para alumnos de:  Carrera de Ingeniería Agronómica, Asignatura Ecología Agraria

INTRODUCCIÓN

Las interacciones bióticas son el conjunto de interacciones entre los organismos de una comunidad. Estas pueden darse entre miembros de la misma especie o, más generalmente, entre dos especies.

Para un determinado organismo, la presencia de otros de la misma o de distinta especie puede ser de importancia decisiva para la obtención de alimento, protección o para satisfacer alguna otra necesidad. Por el contrario, varias clases de animales o plantas son vecinos indeseables, pero en cualquier caso la presencia de otros organismos constituye una influencia más del ambiente, influencia a la que ningún individuo puede escapar.

Según Anna Traveset, del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados, Mallorca, España, “actualmente, no se concibe la conservación de una comunidad sin tener en cuenta la diversidad de sus interacciones ecológicas, aparte de la diversidad de especies. Un gran número de estudios ha mostrado ya que los animales son capaces de filtrar la composición de las comunidades vegetales a través de la selección que pueden ejercer sobre flores, frutos, semillas y/o plántulas. Además, algunas especies animales pueden jugar un papel clave no únicamente en el éxito reproductivo y regeneración poblacional si no también en la sucesión ecológica, y por tanto, pueden utilizarse como indicadores de la salud de los ecosistemas”.

La relación fundamental entre las plantas y los animales se refiere a la provisión de alimentos, dado que las plantas elaboran casi todo el alimento utilizado por el mundo organizado y proporcionan también la mayor parte de los materiales y los refugios utilizados por los animales.

Las plantas constituyen la base permanente de la comunidad, no sólo por su carácter sedentario sino también por su relación directa con el ambiente.

Las plantas están sujetas a la acción inmediata del hábitat y a su vez ejercen un efecto muy marcado en él. En contraste, los animales dependen en mayor o menor grado de los alimentos y del abrigo que de los factores físicos del ambiente y por ello sus relaciones más notables son con las plantas.

Dicho de otro modo: la naturaleza inanimada provee a las necesidades de la vida de la mayoría de las comunidades vegetales, en tanto que la mayor parte de los animales están condicionados por la vegetación y por consiguiente, dependen de ella.

Estas relaciones entre los organismos se denominan coacciones y pueden agruparse en dos categorías:

Coacciones positivas: en la que uno o todos los organismos son beneficiados y ninguno es perjudicado, 

y

Coacciones negativas, en donde por lo menos uno de los organismos resulta perjudicado.

Existe una amplia gama de situaciones intermedias entre las relaciones que son perjudiciales para un  individuo e indiferentes para el otro, las que son beneficiosas para uno e indiferentes para el otro, las que benefician a uno y perjudican al otro y las que benefician a ambos. Por otra parte, ciertas asociaciones que en un principio son indiferentes o beneficiosas pueden variar en el transcurso de su desarrollo hasta resultar perjudiciales.

COACCIONES POSITIVAS: Cuando los miembros de dos especies están relacionados positivamente, el beneficio recibido por uno o ambos consiste principalmente en la obtención de alimento, albergue, sustrato o transporte. La asociación puede ser continua o transitoria, obligada o facultativa. El contacto entre los organismos implicados puede ser muy íntimo (hasta el punto de tener sus tejidos entremezclados) o uno de ellos permanecer en una cavidad del otro o fijo sobre su superficie. En otros casos el contacto es transitorio y hasta puede suceder que dos especies se influencien mutuamente sin ningún contacto efectivo.

Las interacciones positivas pueden considerarse adecuadamente en una serie evolutiva como la siguiente:

Comensalismo: una de las poblaciones se ve beneficiada sin que la otra resulte perjudicada.

Protocooperación: las dos poblaciones se benefician, pero las relaciones no son obligatorias.

Mutualismo o simbiosis: el desarrollo y la supervivencia de las dos poblaciones se benefician, no pudiendo subsistir ninguna en condiciones naturales, sin la otra.

COMENSALISMO: tal asociación se inicia generalmente mediante la mera tolerancia de los “compañeros de mesa”. El comensalismo representa el tipo más simple de coacción positiva y constituye el primer paso hacia el desarrollo de relaciones beneficiosas.

Si el comensal obtiene algún beneficio sin molestar a su hospedante, la relación tenderá a persistir.

La relación casual puede conducir posteriormente a una relación de dependencia y hasta evolucionar hacia una relación obligada, ya sea de simbiosis o parasitismo.

Las ventajas o beneficios obtenidos por los comensales son sustrato, abrigo, transporte y/o alimentos.

Puede distinguirse dos tipos de comensalismo:

1. comensalismo sin contacto continuo: para el caso de las plantas, puede ejemplificarse con todos aquellos vegetales que se benefician con la protección que les brindan otras plantas o comunidades, tal como la vegetación umbrófila de los estratos inferiores de los bosques, que obtienen reparo contra la luz excesiva. Otras especies podrán encontrar protección contra el frío, pues los estratos superiores reducen la irradiación nocturna y mantienen así a las temperaturas mínimas por encima de las registradas en los sitios abiertos circundantes.

      Entre animales y plantas se establece una relación comensal en todos aquellos animales (ardillas, monos, aves, insectos, etc.) que utilizan a las plantas como   sustrato, para guarecerse y criar, sin perjudicar al hospedador más que por el  peso.

2. Comensalismo con contacto permanente: los comensales en contacto más o menos permanente con sus hospedadores están representados, en el reino vegetal, por una gran variedad de epífitas que utilizan a otras plantas como sustrato (apoyo, fijación), o por hemiepífitas (trepadoras, apoyantes) que requieren soporte. En ambos casos el beneficio obtenido consiste en una mejor exposición a la luz solar.

      La mayor parte de epífitas y hemiepífitas no causan daño a la planta hospedante   pero a veces, en virtud de su peso o abundancia pueden interferir  la iluminación  que recibe su hospedante y/o reducir el follaje de éste (por rotura de ramas, por ejemplo), con lo que la relación se torna negativa.

      Otro ejemplo clásico de comensalismo está dado por la rémora y el tiburón;  la     rémora es un pequeño pez que tiene su aleta dorsal transformada en una    especie de ventosa, mediante la cual se une temporalmente a la pared ventral del   tiburón. La rémora obtiene beneficios al ser  transportada por el tiburón y  cuando éste se alimenta come los estos de comida dejados por él; el tiburón no    obtiene ningún beneficio, ni se perjudica en esta relación.

PROTOCOOPERACIÓN: las dos especies implicadas se benefician, pero esta relación no es obligatoria. Un ejemplo es el de las aves que se posan sobre el lomo de grandes rumiantes y picotean sus garrapatas y otros parásitos externos, obteniendo así alimento. El rumiante se liberan de sus parásitos y a menudo son advertidos de la proximidad de algún peligro por la actividad de las aves, que desempeñan así el papel de “vigías”.

MUTUALISMO O SIMBIOSIS: los casos de mutualismo tienen más probabilidades de desarrollarse entre organismos de necesidades muy distintas ya que si las necesidades fueran similares, la relación se tornaría en una competencia. La simbiosis puede producirse entre dos especies animales, dos especies vegetales o entre una especie animal y otra vegetal.

Los casos más notorios de simbiosis implican un autótrofo y un heterótrofo. Una clase particular de heterótrofo se hace completamente dependiente, para su alimentación, de una clase dada de autótrofo, el que a su vez se hace dependiente de la protección, el ciclo de algún mineral y/o la obtención de elementos vitales proporcionados por el heterótrofo. Un típico ejemplo de lo antedicho lo constituyen los líquenes (combinación de un alga y un hongo), en donde el hongo retiene la humedad y provee de minerales a ambos miembros de la asociación, mientras que el alga sintetiza los alimentos.

1. Mutualismo sin contacto permanente: el transporte de polen desde las anteras al estigma realizado por insectos (abejas, avispas, mariposas, aves y pequeños mamíferos) constituye un ejemplo de asociación mutuamente beneficiosa en la que el agente polinizador obtiene alimento y, en recompensa, se encarga de transportar el polen de una planta a otra asegurando así la fecundación cruzada.

      La coordinación de las adaptaciones elaboradas, anatómicas y de comportamiento, que se han establecido entre los animales y las plantas en  relación con esta actividad es un muy interesante caso de co-evolución. La dependencia mutua del agente polinizador y la flor suele ser tan específica que    afecta no sólo al ciclo reproductor de la planta sino también al del agente.

      Otros beneficios bilaterales en las relaciones entre las especies se refieren al   transporte y a la dispersión de las semillas. Los frutos ingeridos por los animales   constituyen para ellos una fuente de alimentación y las semillas contenidas en los frutos pasan sin sufrir daños por el aparato digestivo, por lo que vuelven al terreno con los excrementos, a distancias variables de su lugar de origen.

            Otro ejemplo estaría dado por varias especies de hormigas que han desarrollado   mutualismo con áfidos: las hormigas se alimentan de una sustancia que exuda el cuerpo de estos pequeños insectos. Algunas especies de hormigas, mientras utilizan el exudado guardan a los áfidos en sus colonias los alimentan y los cuidan. Otras especies de hormigas los llevan a las plantas, donde los áfidos se   alimentan succionando el jugo vegetal (y depositando sus huevos), durante el día, regresándolos al hormiguero durante la noche.

   b) Mutualismo con contacto permanente: corresponde a la simbiosis en sentido  estricto, ya que implica una relación obligatoria de de total dependencia. El caso  más espectacular es el ya señalado de la asociación de un hongo con un alga, siendo la unión tan íntima que la individualidad original de los dos organismos  desaparece. Dado que sus caracteres morfo-fisiológicos se perpetúan en tal     estado, los líquenes han merecido una sistemática propia.

      Ejemplos de mutualismo de contacto íntimo entre plantas y animales son también numerosos; tal es el caso de los rumiantes y otros animales que se      alimentan con una dieta rica en celulosa y que no podrían digerir ésta sin la   acción de enzimas producidas por microorganismos que viven en sus intestinos o  cavidades estomacales.

            Asimismo, algunas especies de cucarachas y termitas pueden digerir la madera     únicamente con ayuda de un tipo especial de flagelado alojado en sus intestinos.   La coordinación entre ambos es tan grande que cuando el insecto está por mudar, el flagelado reacciona a las hormonas de muda enquistándose y los  insectos ingieren la muda de su revestimiento intestinal, con lo que se asegura        adquirir nuevamente al flagelado

COACCIONES NEGATIVAS

Comprende las relaciones entre miembros de la misma o de diferente especie, en la que uno o los dos miembros salen perjudicados sin que ese perjuicio sea, necesariamente, peligroso para el conjunto de la población. Más aún, cuando tales coacciones se consideran desde el punto de vista de la población y no del individuo, podría asumirse que, en el curso de la evolución, las relaciones antagónicas resultan en un beneficio mediante la regulación de la abundancia o selección de fenotipos mejor dotados para un carácter cualquiera.

Las coacciones negativas comprenden, entre otras, la antibiosis, explotación, depredación, expoliación, parasitismo y competencia.

ANTIBIOSIS: Se refiere a la producción por parte de un cierto organismo de sustancias tóxicas para otros organismos, las cuales actúan en bajas concentraciones (menores a 10 ppm.).

            Muchas sustancias elaboradas por ciertos organismos o resultantes de su metabolismo (fitoalexinas, isoflavonoides, compuestos fenólicos, alcaloides) son perjudiciales para otros individuos de la misma o de distinta especie, por lo que estas últimas no pueden compartir el hábitat con las primeras.

            Bacterias, hongos y algunas algas que producen sustancias antimicrobianas están ampliamente difundidas en la naturaleza.

            También en plantas superiores se ha demostrado la producción de terpenos volátiles que inhiben el desarrollo de otras plantas y se sospecha la producción de sustancias antagónicas producidas a nivel radicular por especies del Genero Larrea, antagónicas para retoños de su propia especie.

            En algunos casos las sustancias tóxicas afectan a los animales, aunque generalmente el daño sólo se produce cuando las plantas son ingeridas.

EXPLOTACION: en las relaciones de explotación los miembros de una especie se benefician mediante el aprovechamiento de la “fuerza laboral” de otra especie, como el caso de los pájaros que no construyen nidos propios sino que depositan sus huevos en nidos de pájaros generalmente más pequeños. Cuando el huevo eclosiona, el pichón expulsa a sus hermanastros, quedándose con todo el alimento.

DEPREDACION.

La existencia de animales carnívoros en las comunidades bióticas determina una interacción en la cual el carnívoro mata a su victima, antes o durante el proceso de comérsela. Este tipo de interacción, entre individuos de especies diferentes se denomina depredación.

El consumidor que mata a su víctima, es un depredador y el animal sacrificado, su presa.

El depredador típico es siempre un individuo de vida libre que captura, mata y devora a los miembros de otras especies con objeto de alimentarse. Por lo general, el depredador es de tamaño mayor que la presa y, dentro del eslabón trófico que ocupa, poco selectivo. La conducta depredatoria más generalizada es la de dar caza a los organismos más asequibles de cualquier especie, sea por su abundancia o por su facilidad de captura.

Todos los depredadores son carnívoros; sin embargo, no todos los carnívoros son depredadores. Existen consumidores que comen normalmente organismos muertos, no matados por ellos. En estos casos, el consumidor recibe el nombre de necrófago o carroñero, como es el caso de la hiena y algunas aves (chimangos, caranchos). Sin embargo, hay animales necrófagos que pueden actuar como depredadores, así como, animales depredadores que pueden comer animales muertos, comportándose como necrófagos, cuando los ataca el hambre.

También hay ejemplos de depredación en los vegetales como es el caso de las plantas carnívoras.

EXPOLIACION: podría considerarse a la expoliación como un caso particular de depredación, en la que el organismo que actúa como expoliador no consume totalmente a su “presa” sino que se apropia de partes de la misma (huevos, frutos, hojas, miel, etc.).

Dentro de esta categoría puede incluirse todos los casos de herbivoría.

PARASITISMO: el parásito es un organismo que reside encima o en el interior de otro de mayor tamaño (hospedador), obteniendo alimento de sus tejidos (lo que implica que actúa como expoliador).

Los parásitos se agrupan en ectoparásitos, que viven sobre el cuerpo del huésped, por ejemplo: la pulga, el piojo, la garrapata, etc. y los endoparásitos que viven dentro del cuerpo del huésped, por ejemplo: la lombriz intestinal, la tenia, etc.

Los animales que parasitan a las plantas son en su mayoría Himenópteros y Dípteros. Los animales que parasitan a otros animales son mayormente Protozoarios, varios grupos de invertebrados (como los Helmintos) y raras veces vertebrados. También muchas bacterias y hongos parasitan a los animales y al hombre, provocando diversas enfermedades.

Los parásitos se caracterizan por tener un alto potencial biótico y están muy especializados en cuanto a estructura, metabolismo, especificidad del hospedante y ciclo vital, especialmente en el caso de aquellos que requieren de varios hospendantes diferentes en distintos momentos de su vida.

El parasitismo también se da entre vegetales. Se conocen numerosos hongos y bacterias que atacan a las plantas superiores, causando grandes daños sobre todo en los cultivos.

Entre las plantas superiores hay hemiparásitas y parásitas de otras plantas; las primeras llegan con sus raíces a los tejidos vasculares del hospedador obteniendo agua y minerales pero como poseen clorofila pueden elaborar sus alimentos. Las parásitas entierran sus raíces dentro del tallo y ramas de los árboles que parasítan, extrayéndoles la savia ya elaborada y debilitándolos hasta producirles la muerte.

Sin embargo, el parásito eficiente saca toda la ventaja posible sin perjudicar de manera importante a su hospedante. Esto es particularmente notable cuando este tipo de interacción es de larga data, ya que en el proceso de co evolución se logra mayor resistencia por parte del hospedante y/o menor agresividad del parásito.

COMPETENCIA

En las comunidades bióticas, uno de los tipos más frecuentes de interacción es la competencia. La competencia es el resultado de la necesidad que tienen los seres vivos para sobrevivir de los elementos que proporciona el ambiente y los cuales no se encuentran en cantidad suficiente para todos.

En las plantas, estos elementos son la luz, el agua, los minerales y el espacio. Para los animales, son los alimentos, los sitios para anidar, la pareja y el agua en un ambiente terrestre.

Cuanto más se asemeja a otro un individuo, mas parecidas serán sus demandas y más intensa su rivalidad para la satisfacción de aquellas en un ambiente de uso común. Esto significa que la competencia entre individuos de la misma especie es muy aguda  y que la intensidad de la competencia entre dos o más especies está directamente relacionada con la semejanza ecológica entre ellas.

Esta interacción se expresa muy clara y fuertemente  entre los vegetales. Si son pocas las plantas que crecen en un área, cada una de ellas obtendrá la energía luminosa, los nutrientes y el espacio que necesita; pero si existen muchas plantas, las de mayor tamaño recibirán más luz y dejarán en la sombra a los vegetales de menor tamaño. A la larga, estos ejemplares pequeños mueren o no tendrán un buen desarrollo, en tanto que las plantas de mayor altura siguen creciendo hasta dominar el área.

La competencia entre animales se produce principalmente por alimento, pero también puede hacerlo por el territorio y la pareja. Esta competencia no implica, necesariamente una lucha corporal con resultados fatales para uno de los miembros. Un herbívoro,  por ejemplo, puede competir con otros herbívoros por la misma hierba sin necesidad de entrar en contacto físico con ninguno de ellos. Los consumidores primarios no embisten contra sus rivales, la disputa consiste en tratar de obtener lo que el otro necesita. La competencia por alimento es mayor cuanto más pobre es el ambiente en sustancias nutritivas (dado que la mayor parte de los animales son móviles, una manera de evitar la competencia es la Territorialidad, ya explicada en el tema Población).

En el caso de individuos sésiles, dos especies que tienen que satisfacer las mismas o muy parecidas necesidades en su ambiente inmediato, usualmente no se mezclan sino que tienen o bien una distribución geográfica diferente o, si coinciden en la misma región, ocupan hábitats diferentes o bien diferentes nichos.

Esta separación ecológica de especies se denomina “Principio de exclusión competitiva” o “Principio de Gauss”.

 El efecto de la competencia en la elección del hábitat  se resume en los siguientes esquemas, cuyos respectivos gráficos se presentarán durante la actividad áulica.

Competencia Intraespecífica

   N
 

 

            Marginal   Optimo  Marginal                                                              R.H

Competencia  Inter.-específica                          

 

  N

 

             Marginal   Optimo  Marginal                                                              R.H

Las curvas representan el rango de hábitat que pueden tolerar las especies, indicándose las condiciones óptimas y las marginales.

CIRCULACIÓN DE MATERIA EN EL ECOSISTEMA

Conceptos generales. 

El ecosistema (término propuesto en 1935 por el ecólogo inglés A. G. Tansley) es la unidad biológica funcional que abarca los organismos de un área dada (biocenosis) y el medio ambiente físico (ecotopo) correspondiente. Luego el ecosistema es la conjunción de la biocenosis (elemento biótico del ecosistema) y del ecotopo (elemento abiótico). Representa la unidad funcional básica en ecología, y comprende las comunidades bióticas y el medio ambiente abiótico de una región dada, cada uno de los cuales influye en las propiedades del otro.

Circulación de materia y flujo de energía en el ecosistema.

En un ecosistema se pueden distinguir cinco etapas fundamentales dentro del flujo de materia y energía que en él se desarrolla:

a) Incorporación de energía y compuestos inorgánicos.

b) Síntesis de materia orgánica a partir de materia inorgánica y de de esa materia orgánica por aquellos seres que son incapaces de producirla.

d) Desintegración de la materia orgánica hasta llevarla nuevamente al estado de compuestos inorgánicos.

e) Transformación de estos componentes inorgánicos en otros compuestos minerales que puedan ser aprovechados por los productores de materia orgánica.

De este movimiento de materia y energía se deduce fácilmente que la materia es reutilizada (de forma cíclica) en el ecosistema, mientras que la energía sólo en empleada una vez (flujo lineal) y se va perdiendo paulatinamente a lo largo de las sucesivas etapas.

Existen ecosistemas cerrados, que son autosuficientes porque su biocenosis puede llevar a cabo todas las etapas ya señaladas. Otros, en cambio, son abiertos, porque sus biocenosis son insuficientes y requieren la colaboración de otros ecosistemas circundantes.

Componentes del ecosistema: factores abióticos y bióticos.

            Al describir un ecosistema es conveniente describir y tabular los siguientes componentes:

 a) Componentes abióticos

-Las sustancias inorgánicas: CO₂, H₂O, nitrógeno, fosfatos, etc. En su forma más simple esta materia se halla representada por los bioelementos, entre los que hay seis fundamentales: C, O, H, N, P y S. De éstos, el H y el O se encuentran principalmente en forma de agua.

-Los componentes orgánicos sintetizados en la fase biótica: proteínas, glúcidos, lípidos.

-El clima, la temperatura y otros factores físicos.

Incidencia de los principales factores abióticos sobre los seres vivos y el ecosistema: suelo, nutrientes, luz temperatura y agua.

El ambiente físico en que los organismos viven tiene para ellos una triple significación: como soporte, como fuente de determinados elementos químicos impres­cindibles y como contenedor de unas condiciones climáticas necesarias para el mantenimiento de la vida.

Como soporte, muchos seres vivos utilizan el suelo, soporte sólido en el que, sobre todo la mayoría de los vegetales, se fijan permanentemente. Otros organismos viven, en cambio, siempre sumergidos en el seno de las aguas, utilizando, pues, un medio líquido como soporte, e incluso hay muchos organismos que utilizan el aire para trasladarse, o para que floten en él sus esporas o sus semillas.

Un segundo aspecto es el ambiente como fuente de elementos y compues­tos químicos, como son el oxígeno del aire o el que se encuentra disuelto en las aguas, elemento que es consumido por todos aquellos organismos no anaerobios, y el dióxido de carbono de la atmósfera, imprescindible para los vegetales que realizan la fotosíntesis.  En este aspecto, sin embargo, hay que subrayar la importan­cia de los aportes minerales que hace el suelo a las plantas, pues todos los iones inorgánicos que tan imprescindibles son en la vida de todos los organismos animales y vegetales provienen (con excepción del nitrógeno, que puede tener otras procedencias) de los compuestos del suelo, a través de las raíces de los vegetales.

Por último, el ambiente proporciona aquellas condiciones climáticas imprescin­dibles para la vida, entre las cuales se encuentran dos importantes aportes de energía, como son la luz y la temperatura.

La luz constituye la mayor fuente de energía que recibe el mundo orgánico. Todos los organismos, a excepción de algunas bacterias quimio­sintéticas que utilizan la energía de reacciones inorgánicas de oxidación, obtie­nen su energía directa o indirectamente de la luz solar.  Especialmente todas las plantas utilizan la energía solar para la fotosíntesis, resultando así la luz un factor ecológico de una importancia excepcional.  Pero como también la luz tiene un efecto sobre el crecimiento de las plantas y sobre la síntesis de la clorofila, este factor ecológico determina, según su intensidad o su periodicidad, variaciones importantes en muchos vegetales, convirtiéndose en un agente morfogenético.

En cuanto a los animales, la luz hace posible, sobre todo en los animales superiores, el funcionamiento de los órganos visuales, por lo que su importancia en la vida del animal es decisiva.

La temperatura es, si cabe, un factor ecológico de mayor importancia que la luz.  Se sabe, en efecto, que las reacciones químicas catalizadas por enzimas que constituyen el soporte de la vida, no pueden realizarse más que en una estrecha gama de temperaturas, fuera de las cuales no existe la posibilidad de una vida activa.

Para todos los organismos existen una temperatura máxima y una temperatura mínima, más allá de cuyos límites no pueden vivir y desarrollarse, y una temperatura óptima para su desarrollo.

Sin embargo, hay que decir que las distintas funciones pueden tener, sobre todo en las plantas, diferentes temperaturas óptimas, y que los organismos suelen estar en posesión de diversos mecanismos fisiológicos para protegerlos de las temperaturas extremas.  Uno de estos mecanismos, muy difundido, es la desecación en ciertas condiciones de algunos órganos u organismos completos, lo que les confiere una singular protección. P.e., las semillas de algunos vegetales, que soportan temperaturas cercanas al cero absoluto, y las esporas de las bacterias, que pueden resistir durante varios minutos la temperatura de ebullición del agua sin detrimento de su vitalidad.

En los animales, según la dependencia o independencia de las temperaturas ambientales, se distinguen los homeotermos y los poiquilotermos. Los homeotermos tienen unos dispositivos de regulación que les permiten tener el medio interno a una temperatura constante, lo cual es evidentemente una ventaja para las células cuyas reacciones enzimáticas se realizan siempre a la misma temperatura, haciéndo­se así las actividades del animal independientes de las variaciones climatológicas.  En los poiquilotermos, por el contrario, las células del cuerpo están a la temperatura del ambiente, variando la velocidad de sus reacciones enzimáticas celulares al compás de los cambios de la temperatura del exterior del cuerpo.

Por último, uno de los factores climáticos más importantes para el manteni­miento de la vida es el agua, que siempre proviene del ambiente mismo.

El agua es un factor ecológico limitante, de manera que en los ambientes que ca­recen de agua no puede existir forma alguna de vida.

Los organismos, sin embargo, pueden adaptarse a situaciones de escasez de agua, adaptaciones que, tanto en los vegetales como en los animales, toman la forma de órganos para el almacenamiento del agua, o la de estructuras para impedir o dificultar su pérdida.

En los vegetales son órganos de almacenamiento de agua las gruesas hojas de las plantas de climas desérticos; y mecanismos para impedir las excesivas perdidas hídricas, las epidermis gruesas, las capas de ceras sobre la epidermis, los pelos y la reducción del número de los estomas, así como la disminución de las superficies de evaporación que reduce las hojas a la forma de espinas.

En los animales hay también muchos mecanismos para impedir la pérdida de agua por evaporación, existentes en los tegumentos de los animales terrestres, en los que hay estratos impermeables superficiales, como capas córneas, escamas o capas de quitina, o bien están bañados por líquidos ricos en mucina, que se evaporan muy difícilmente, como ocurre en los tegumentos de muchos invertebra­dos terrestres, como lombrices de tierra o caracoles.

Por último, para evitar las pérdidas de agua en los lugares secos, existen también en plantas y animales ciertos comportamientos fisiológicos que impiden dichas pérdidas, como la regulación del cierre de los estomas de las hojas o los hábitos subterráneos de muchos invertebrados del suelo.

b) Componentes bióticos.

             Atendiendo al modo de obtención del alimento, los organismos de un ecosistema se agrupan en distintos niveles tróficos:

 -Los productores u organismos autótrofos: capaces de sintetizar materiales orgánicos complejos a partir de sustancias inorgánicas simples.

-Los macroconsumidores o fagótrofos: consumidores de diverso orden (herbívoro, carnívoro, carroñero) que ingieren otros organismos o fragmentos de materia orgánica.

-Los microconsumidores o sapótrofos: también heterótrofos, descomponedores y transformadores que absorben productos en descomposición de organismos muertos (descomponen la materia orgánica convirtiéndola en inorgánica) y liberan nutrientes inorgánicos) que pueden utilizar nuevamente los productores, cerrando el ciclo de la materia.

Estructura trófica.

            La estructura trófica se refiere al modo en que los organismos se relacionan desde el punto de vista de la alimentación o adquisición de nutrientes. La base de esta estructura está en los organismos vegetales capaces de realizar fotosíntesis. La energía captada por ellos en este proceso se mueve a través del ecosistema en una serie de etapas constituidas por organismos que se alimentan de otros y que, a su vez, sirven de alimento.

            Los organismos de un ecosistema dependen unos de otros para la obtención de la materia y la energía, necesaria para la vida. Esta interdependencia se representa por cadenas tróficas que son relaciones lineales entre organismos implicados en la función de comer o ser comido.

            La materia orgánica producida en la fotosíntesis es utilizada por las plantas para crecer. Otro porcentaje es empleado para respirar, liberar energía y realizar las funciones vitales propias del vegetal.

            Los herbívoros usan parte de esa materia vegetal consumida para crecer y desarrollarse. Esto mismo se repite en todos los niveles tróficos y en la muerte de los individuos pasa a ser descompuesta y convertida en materia inorgánica usada por los productores. Así podemos decir que el flujo de materia es cíclico. Sin embargo la energía se va perdiendo de nivel en nivel en calor que se desprende al medio sin recuperarlo. El flujo energético es unidireccional: la energía solar es transformada por las plantas en energía química y devuelta al medio en forma de energía calorífica.

            Lógicamente, el número de eslabones que constituye una cadena alimenticia puede ser variable: desde las cadenas en las que no hubiese consumidores heterótrofos, hasta aquellas cadenas en las que dentro de los consumidores heterótrofos se establecen numerosos eslabones nutricionales. Sin embargo, no se debe olvidar que el número de eslabones tampoco puede ser excesivo, debido a la pérdida de energía que se produce entre etapa y etapa.

            En cada eslabón o nivel trófico de una cadena alimenticia se origina una pérdida de materia y energía, las cuales, por tanto, van disminuyendo a lo largo de dicha cadena. Esto es así porque cada nivel trófico consume una parte de esos elementos para llevar a cabo su actividad vital. La energía, para producción de calor o trabajo. La materia, por la pérdida que sufre con los productos de desecho. Como consecuencia de esta pérdida progresiva de materia y de energía -especialmente de esta última- las cadenas alimenticias pueden representarse gráficamente como una pirámide formada por varios estratos en la que los superiores (más pequeños) se nutren de los inferiores (más grandes). Por lo general, los estratos superiores no son sólo más pequeños que los inferiores en cuanto a la cantidad de materia y de energía, sino también en cuanto al número de individuos.

Tipos de Cadenas Tróficas

            Las cadenas tróficas son diagramas descriptivos en que cada eslabón de la cadena representa una especie. Cada uno de estos eslabones (especies) está relacionado con los adyacentes por una relación trófica. Pueden reconocerse cuatro tipos de cadenas tróficas.

a. Cadena de los productores: También llamada de los herbívoros. Es la cadena fundamental ya que las otras cadenas le son colaterales y en último término se basan en ella. Tiene su inicio en los organismos llamados Productores, de ahí el nombre. El término productores debe ser entendido en relación a la producción de materia orgánica y no de energía. La base de esta cadena son los vegetales, puesto que ellos son los únicos capaces de aprovechar la energía radiante solar y transformarla, atrapándola en los enlaces químicos de la materia orgánica que sintetizan. Constituyen el primer eslabón de la cadena. En los ecosistemas terrestres son fundamentalmente las plantas fanerógamas; en los marinos las algas del fitoplancton. Todos los eslabones que siguen, son organismos Consumidores: consumen para obtener energía. El primer eslabón de consumidores, segundo de la cadena, corresponde a los Consumidores Primarios, e incluye sólo animales herbívoros (más estrictamente, fitófagos). El resto de los consumidores son animales carnívoros. El tercer eslabón es entonces, el de los carnívoros primarios, o consumidores secundarios. Éstos a su vez, constituyen la fuente de energía para los carnívoros secundarios o consumidores terciarios. Las cadenas de los productores tienen un número de eslabones limitado. En los ecosistemas terrestres rara vez va más allá de cuatro y nunca más de cinco. En los ecosistemas marinos puede alcanzar a seis. Las razones de esto estriban en la pérdida de energía, en forma de calor no utilizable, que ocurre en cada transferencia. (Segunda ley de la termodinámica). En una aproximación muy general, en cada transferencia la energía se reduce a un décimo.

b. Cadena de los detritivoros: Esta cadena tiene su primer eslabón en un animal que consume materia orgánica muerta, es decir, detritos orgánicos. El consumo lo realizan comiendo, ingiriendo, lo que los diferencian de los organismos desintegradores. En realidad los detritivoros le preparan el alimento a los desintegradores. La mayoría de los detritivoros son animales pequeños, p.e. insectos y otros artrópodos (termitas, larvas de moscas, escarabajos, almejas), pero los hay también de gran tamaño, en cuyo caso son llamados carroñeros, como los buitres. El resto de los eslabones está constituido por organismos consumidores que son todos carnívoros y que pueden colocarse en la cadena del mismo modo en que se colocaban en la de los herbívoros. Esta cadena es muy importante en los ecosistemas terrestres. Así, por ejemplo, en un bosque tropical el 70% de la energía fluye por la cadena de los detritivoros y sólo el 30 % por la cadena de los productores o herbívoros. Esto se invierte en los ecosistemas marinos donde sólo el 25% de la energía fluye por esta cadena; el 75 % fluye por la de los productores. Si embargo, en las profundidades del océano, en las fosas marinas, allí donde no llega luz (zona afóticas), es decir, el medio abisal, predomina absolutamente la cadena de los detritivoros. El 100% de la energía que en este medio sustenta la sorprendente vida de organismos abisales, proviene de los detritos que llegan de las capas superficiales.

c. Cadena de los parásitos: Las cadenas de los parásitos son cadenas colaterales a cualquiera de las cadenas anteriores. Un animal carnívoro puede tener ectoparásitos, p.e., una pulga. Pero la pulga, a su vez, puede estar parasitada por protozoos, y estos por bacterias, y las bacterias por bacteriófagos, dándose forma a la cadena. Pueden tener su origen en cualquier eslabón de las cadenas, incluyendo a los productores. En la cadena de los parásitos el número de individuos va aumentando en la medida que avanzamos en la cadena, y el tamaño va disminuyendo. Esto es exactamente lo contrario a lo que ocurre en la cadena de  los productores en que los organismos van disminuyendo en número y aumentando de tamaño.

d. Cadena de los desintegradores o descomponedores: En realidad no constituyen cadenas. Está integrada por organismos saprobiontes —saprofitos y saprozoicos—) que degradan la materia orgánica muerta, preferentemente la atomizada por los detritivoros, destruyendo las moléculas orgánicas complejas y liberando nutrientes. El proceso suele denominarse mineralización. Los más importantes son bacterias que degradan la materia muerta de origen animal y los hongos que actúan sobre la de origen vegetal.

Redes Tróficas: en los ecosistemas con algún grado de madurez no hay cadenas aisladas, ya que un mismo vegetal puede servir de alimento a varios animales herbívoros y un herbívoro ser comido por varios tipos de carnívoros. Así se establecen interrelaciones entre las cadenas tróficas y forman una red trófica.

Niveles Tróficos: las especies pueden agruparse en categorías llamadas niveles tróficos, en base a la fuente alimenticia que compartan. Este concepto es equivalente al de eslabón, de manera que el primer nivel trófico pertenece a los productores; el segundo nivel trófico pertenece a los herbívoros o consumidores de vegetales y así. No todos los consumidores se ubican claramente en un nivel trófico, pues hay muchos que no limitan su alimentación a un solo nivel. Entre estos se destacan los omnívoros que se alimentan tanto de vegetales como de animales.

LECTURA COMPLEMENTARIA:

Niveles tróficos

Correo del Maestro Núm. 88,septiembre 2003. Academia Mexicana de Ciencias.María Jesús Arbiza Díaz, Rosa María Catalá Rodes, Alejandra González Dávila y Rosa del Carmen Villavicencio Caballero

Al examinar uno de los eslabones de la cadena alimentaria podemos darnos cuenta de que es posible acomodarlos escalonadamente para formar una pirámide de alimentos. Cada escalón de la pirámide es un nivel trófico, en otras palabras, un nivel alimentario. Si el primer nivel trófico, que corresponde a los productores, tiene un peso de 1000 kilogramos, sólo puede proporcionar alimento a los consumidores primarios del segundo nivel, siempre y cuando éstos tengan un peso total de 100 kilogramos.

Si el peso de los consumidores primarios es de 100 kilogramos, sólo puede dar alimento a consumidores secundarios que tengan un peso total de 10 kilogramos y éstos, a su vez, sólo podrán alimentar a 1 kilogramo de consumidores terciarios.

Para que un ecosistema esté equilibrado deben conservarse las proporciones de los niveles tróficos. Los ecosistemas conservan un equilibrio dinámico de manera absolutamente natural, siempre y cuando el hombre no intervenga equivocadamente. A fin de explicar este equilibrio dinámico partiremos del siguiente ejemplo.

Supongamos que en un ecosistema donde crecen pastos aumenta el número de animales herbívoros que comen más hojas de las que pueden brotar. Después de cierto tiempo, el alimento disminuye y la competencia entre los herbívoros aumenta, de tal manera que muchos emigran o mueren, con lo que poco a poco se restablece el equilibrio. Esto mismo sucede en lugares donde los pastos abundan en época de lluvias y disminuyen considerablemente en épocas de secas. El aumento y la disminución trasciende a los consumidores de los niveles superiores.

Este equilibrio dinámico es posible porque las poblaciones y las comunidades tienen un límite de crecimiento directamente relacionado con el espacio y el alimento. Cuando un espacio se llena, no caben más individuos y cuando el alimento se agota, los que no alcanzan alimentos perecen.

Factores bióticos y abióticos del medio

La ecología intenta determinar las causas de la distribución y la abundancia de los organismos en los diferentes sistemas biológicos, esto es, determina qué hace que una especie esté presente en cierto ambiente y por qué tiene el número de individuos que posee.

A este respecto, los ecólogos reconocen que son dos tipos de factores los involucrados: los bióticos y los abióticos.

Los abióticos pueden ser definidos como todos aquellos relacionados con el ambiente físico.

Todos los sistemas biológicos o comunidades se ven afectados e incluso se mantienen vivos gracias a la energía proveniente del Sol. Al mismo tiempo, sabemos que la distribución de esta radiación solar con respecto a la latitud determina en gran medida la localización de las principales zonas climáticas, que son: la polar, la templada y la tropical, en las cuales se distribuyen diferencialmente los distintos organismos que habitan la Tierra.

Así pues, de estos factores destaca el clima como el factor abiótico más importante ya que, a su vez, es el principal determinante de la disponibilidad de agua y de la temperatura del lugar.

También se sabe que el clima determina otro componente abiótico muy importante que es el tipo y la composición del suelo, y todos a su vez (agua, temperatura y suelo) son determinantes de la vegetación.

Por otra parte, se reconoce que la principal causa de la existencia de todos los sistemas biológicos es la disponibilidad de agua, que incluye la cantidad de lluvia, la humedad atmosférica, etcétera.

El suelo y las rocas (sustrato geológico) son otros factores abióticos fundamentales para determinar la disponibilidad de agua y minerales que son esenciales para el crecimiento de las plantas.

En conclusión, si la disponibilidad de agua y minerales es grande, habrá abundancia de plantas y, por tanto, también de animales, siempre y cuando los otros factores que mencionamos sean, asimismo, los adecuados.

El fuego es el más común de los factores físicos que puede determinar cambios drásticos en los ecosistemas y, en algunos casos, se ha demostrado que es y ha sido parte de la dinámica natural de muchos de ellos.

El segundo conjunto de factores que afecta la distribución y abundancia de los organismos son los relacionados con otras especies, es decir, los factores bióticos, que incluyen primeramente a los llamados productores. Éstos están constituidos principalmente por plantas que son capaces de transformar, por medio de la fotosíntesis, la energía solar en compuestos que pueden ser utilizados por otros organismos (los consumidores primarios).

Existen, a su vez, consumidores secundarios que se alimentan de consumidores primarios. En general, puede señalarse que los llamados factores bióticos son todas las diferentes formas de relación que pueden tener las especies entre sí. Por ejemplo, dos especies pueden afectarse mutuamente en su sobrevivencia y/o en su reproducción de tres formas distintas:

LOS CICLOS DEL CARBONO, EL NITRÓGENO Y EL AGUA

Los organismos, al morir, son desintegrados y los elementos que los conforman se reintegran al medio para volver a usarse. Este fenómeno constituye el ciclo. En éste circula un compuesto o un elemento del medio a los organismos y viceversa. Esta situación sólo se presenta con la materia, mas no con la energía. Por ejemplo, la energía solar no vuelve al Sol sino que se dispersa por el Universo.

Existen algunos elementos y compuestos de suma importancia en la estructura de la materia orgánica, como son carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno. Pues bien,  éstos se encuentran sujetos al proceso de reciclaje en la naturaleza y es importante saber de qué manera se realiza este proceso.

Ciclo del carbono:

El carbono es la base de todos los elementos orgánicos que son los que forman a los 

seres vivos. También se le encuentra en la atmósfera en forma de bióxido de carbono que se produce como resultado de la respiración, la putrefacción, la combustión de la materia orgánica y de los combustibles fósiles, así como en forma de carbonatos de las conchas de animales marinos.

El carbono inicia su ciclo cuando es integrado por los vegetales en forma de bióxido de carbono y se transforma, junto con otros elementos inorgáncios, en compuestos orgánicos como los carbohidratos, las proteínas y las grasas, a través del fenómeno fotosintético.

Es importante dejar claro que la fotosíntesis se raliza en plantas tanto en el medio terrestre como en el acuático. En un segundo momento, ese carbono es transferido del vegetal a un animal herbívoro cuando éste se alimenta. El consumidor lo que obtiene es la energía en forma de compuestos orgáncos y, con ellos, el carbono. Posteriormente, el herbívoro es consumido por un carnívoro y le transfiere los otros compuestos orgánicos, y así sucesivamente, hasta que el último animal muere y es atacado por los desintegradores que reintegran el carbono al medio, en forma de bióxi-do de carbono. El carbono también se expulsa durante la respiración como dióxido de carbono, por lo que no sólo se reintegra al ambiente mediante la acción de los desintegradores, sino que, al respirar, los productores, consumidores y desintegradores reincorporan un poco de carbono al medio.

Ciclo del nitrógeno:

El nitrógeno es otro de los elementos que forman parte de los seres vivos y es el elemento que se encuentra en mayor cantidad en la atmósfera, en forma de gas, pues constituye el 78% de la mezcla que conocemos como aire.

Su importancia en la estrucutra de la materia viva radica en que forma parte de las proteínas y de los ácidos nucleicos, compuestos orgánicos que carcterizan a los seres vivos. No obstante la gran cantidad en que se encuentra en la atmósfera, en forma de gas no puede ser aprovechado por los seres vivos, sino en forma de compuestos, como los nitritos.

La formación de compuestos de nitrógeno se realiza en forma natural, por medio de la intervención de algunas bacterias, algas y, principalmente, por la acción de las bacterias llamadas Rhizobium, que se encuentran en las raíces de las plantas leguminosas (frijol, chícharo, etc.). Los compuestos de nitrógeno se almacenan en unos nódulos ubicados en las raíces y son utilizados en la formación de aminoácidos y proteínas. Al proceso de transformación del nitrógeno en compuestos aprovechables se le llama fijación de nitrógeno y a los agentes que lo hacen posible se les denomina fijadores de nitrógeno.