Niveles de organizacion ecologica
Lectura: Niveles de Organización Ecológica
Aprendizajes
El alumno:
- Conocerá los niveles de organización ecológica
- Comprenderá los atributos o propiedades emergentes de los niveles de organización
- Analizará los atributos de cada nivel de organización.
Cualquier lego de la biología que dedicara algo de tiempo al estudio de esta ciencia, pensaría que a los científicos nos encanta parcelar el conocimiento. Por ejemplo, la biología la dividimos en zoología, botánica, micología, bacteriología, anatomía, embriología y bastantes ramas más; la ecología la dividimos en autoecología y cinecología; el ambiente lo dividimos en vivo y no vivo (o biótico y abiótico). Todas estas divisiones pueden ser engañosas y parciales, pero dado el gran volumen de conocimientos que hemos acumulado en los últimos 300 años, no nos queda otra opción que hacerlo. Lo importante es que no olvidemos que tales divisiones son creación nuestra, y que la realidad es un continuum no siempre ajustado a nuestras deliberaciones. Lo anterior viene a cuento por la temática que debemos abordar: Los niveles de organización ecológica.
En primer lugar, salta a la vista que si vamos a estudiar los niveles ecológicos, existen otros no ecológicos. En efecto, consideramos que la materia viva presenta saltos discretos, teniendo cada nivel ciertas propiedades específicas. En los niveles de organización biológica tenemos como base al individuo. Los niveles anatómicos, por ejemplo, son progresivamente la célula, tejidos, órganos, y aparatos y sistemas. En el caso de los ecológicos, partimos igualmente del individuo y de allí siguen la población, la comunidad, el ecosistema, el bioma y la biosfera. El siguiente cuadro puede aclarar un poco las cosas:
En el cuadro anterior, consideramos que la unidad básica de la vida es la célula (primer nivel anatómico), y la biosfera es el máximo nivel de organización. El individuo es la medida de la que se parte; si se trata de individuos pluricelulares como nosotros, entonces las células se organizan en órganos, los órganos en aparatos y estos en aparatos o sistemas. Por otra parte, los individuos se organizan en poblaciones y de allí en adelante, se generan los niveles ecológicos.
Es importante tener en cuenta que no todas las especies presentan individuos pluricelulares, puesto que puede haber multicelulares e incluso unicelulares.
Así, la abstracción de los científicos genera los niveles de organización, puesto que ni los órganos existen por sí mismos como entes independientes; ni las poblaciones o el resto de los niveles ecológicos existen aislados.
La población
El conjunto de individuos de la misma especie que coexisten en tiempo y espacio constituyen la población. Desde luego, estas no existen en el limbo, aisladas del ambiente que les rodea, ya que interactúan entre sí además de con las otras especies que habitan en el mismo ambiente (factores bióticos), y con los factores no vivos, (factores abióticos) a los cuáles en mayor o menor medida son capaces de modificar y verse afectadas por ellos.
No obstante, al hacer una abstracción de la población, es posible descubrir ciertas propiedades y estudiarlas en el campo. Estas propiedades, las hemos llamado atributos o propiedades emergentes. Se ha aplicado el término propiedades emergentes porque, en estos saltos discretos de los niveles de organización, aparecen propiedades que emergen con ellos. Así, con la población aparecen ciertas propiedades inherentes a ella y que el nivel inmediato anterior (el individuo) no posee. Algunas de estas propiedades son: Densidad, natalidad, mortalidad y proporción de sexos.
La densidad. Esta es una medida del número de individuos de la misma especie por unidad de área; aunque a veces se considera no el área sino el volumen, como en el caso de las algas acuáticas. Por ejemplo, en un estudio realizado en el Ajusco por A. Vázquez, se encontró que la densidad de población de un roedor de campo llamado metorito o Microtus mexicanus, era de 51 individuos por hectárea.
Una medida relativamente estándar del número de algas diatomeas en el mar es de unos 5 millones de individuos por metro cúbico. En Holanda, la densidad de humanos es de 400 por kilómetro cuadrado, mientras que en Canadá es solo de 2.
Natalidad. Este parámetro es de gran importancia, ya que es el medio que tienen las poblaciones para mantener o incrementar su densidad. La natalidad se mide por el número de nacimientos, eclosiones, germinaciones o biparticiones en una población, por unidad de tiempo. En la especie humana, es el número de nacimientos por cada mil individuos en un año. En ciertos casos, el índice de natalidad puede ser medido como el número de individuos nacidos por hembra, por unidad de tiempo. El índice de natalidad depende ampliamente del tipo de organismo de que se trate. Algunas especies se reproducen solo una vez al año; otras lo hacen varias veces al año, e incluso otras lo hacen de manera continua. Algunas producen muchos huevos o semillas; otras producen poco. Por ejemplo, algunos tipos de ostras pueden producir hasta 115 millones de huevos; mientras que algunos árboles como el fresno puede producir unas 10 000 semillas al año.
Mortalidad. Este parámetro es opuesto a la natalidad y se mide por el número de decesos por unidad de tiempo. Los biólogos se interesan no solo en cuántos individuos de una población mueren sino a qué edad lo hacen. En este sentido, existen dos conceptos importantes a considerar: la longevidad fisiológica y la ecológica.
La longevidad fisiológica es el tiempo que un organismo llega a vivir en condiciones ambientales óptimas. Por ejemplo, se ha estudiado que el petirrojo, ave originaria de Europa, vive hasta 11 años en cautiverio. En tal caso, los individuos mueren de viejos. La longevidad ecológica es el tiempo que un organismo llega a vivir en condiciones naturales; es decir, expuesto a depredadores, parásitos y escasez estacional de recursos. Con una vida así, el mismo petirrojo vive en promedio solo un año; en tal situación, la vejez es muy poco probable.
Los casos en humanos también son interesantes. El esperanza de vida de una mujer en la Roma imperial era de 21 años; de una mujer inglesa a finales del siglo XVIII era de 39 años y de una mexicana en la actualidad es de 78 años (3 años más que los hombres).
Proporción de sexos. Por definición, la proporción se sexos es el número de hembras por cada macho existente en la población; no obstante, también se puede presentar en porcentajes. Por ejemplo, en el caso del estudio de roedores en el Ajusco, el porcentaje de machos era de 58%; mientras que el de hembras era de 42%. Según el último conteo de población de 2006, en México existen 50 millones de varones y 53 millones de mujeres.
La proporción de sexos en las poblaciones naturales es de mayor o menor importancia, dependiendo de los hábitos de apareamiento de las especies. Por ejemplo, en especies como las aves, que forman parejas, es importantes que la proporción sea 1:1; mientras que en poblaciones como el león marino de Steller (Eumetopias jubata), que forma harems de hasta más de 10 hembras por macho, tal proporción no es importante; siempre habrá machos que se queden sin hembras, pero los más aptos (generalmente los más grandes y agresivos que consiguen un mayor número de hembras), lograrán dejar más descendencia (los machos más grandes llegan a pesar hasta 1000 kg, mientras que las hembras mayores pesan unos 300 kg.).
El estudio de las poblaciones es importante por que nos brinda una perspectiva de la manera como las especies colonizan y mantienen ocupados sus lugares de distribución. Un esquema nos aclarará lo antes dicho:
El esquema anterior indica las dos razones que mantienen a la población habitando el área debido a que provocan incremento poblacional: natalidad e inmigración. Por su parte, tanto la mortalidad como la emigración disminuyen la densidad de población y pueden hacer que ésta se extinga si superan radicalmente a los otros dos parámetros.
La comunidad El conjunto de poblaciones de distintas especies que ocupan un hábitat constituye la comunidad. Este nivel de organización posee propiedades emergentes o atributos propios y exclusivos, que pueden ser estudiados en la naturaleza y son: Diversidad de especies, Forma de crecimiento y estructura, Dominancia, Abundancia relativa y Estructura trófica.
Diversidad de especies. Este atributo consiste de una simple lista que representa la riqueza de especies; incluye plantas, animales, hongos, y en ciertos ecosistemas, protozoarios y o bacterias. Por ejemplo, en la Sierra de Ajusco existe una gran diversidad de especies; baste con mencionar que existe un libro que menciona a 35 especies de mamíferos; otro de árboles y plantas con flores que menciona 166 especies; y eso sin contar otros vegetales no considerados, además de las aves, reptiles, anfibios e invertebrados que es posible encontrar conviviendo en la zona.
Forma de crecimiento y estructura. En este caso, se trata del estudio vertical de la vegetación. La principal categoría es la forma de crecimiento, que puede ser de cuatro tipos: árbol (planta leñosa, perenne, generalmente con un solo tallo, que es el tronco), arbusto (planta leñosa, perenne, de altura relativamente baja, que típicamente presenta varios tallos surgiendo del suelo, cerca de este), hierbas (plantas de semilla, generalmente no leñosas con una porción aérea de vida relativamente corta) y musgos.
Por ejemplo, las categorías que establece Rzedowski en su libro Flora Fanerogámica del Valle de México, se basa en la forma de crecimiento. Al mencionar Bosque de Pinus se refiere a árboles del género Pinus como especies que determina el crecimiento vertical de la comunidad. En su caso, al citar a los Pastizales, se refiere a zonas donde las gramíneas determinan la forma de crecimiento.
Dominancia. En un ambiente determinado podemos observar que solo unas pocas especies determinan la naturaleza de tal comunidad. A pesar de que con frecuencia el número de especies rebasa varios cientos, solo unas pocas ejercen gran influencia; ya sea por su tamaño, su abundancia o su actividad. Los ejemplos del libro de Rzedowski son un claro ejemplo.
Abundancia relativa. Cálculos matemáticos permiten determinar la abundancia relativa de cada una de las especies en la comunidad. Este parámetro es complementario a la dominancia.
Estructura trófica. Este parámetro responde a la pregunta ¿Quién se come a quién? Desde luego que para contestarla es necesario determinar las redes tróficas de la comunidad y determinar el flujo de energía que va de productores a herbívoros y a carnívoros.
El Ecosistema.
Se entiende por ecosistema a la integración de la comunidad (factores bióticos) y su ambiente no vivo (factores abióticos). Al igual que los niveles anteriores, presenta propiedades emergentes, como pueden ser, flujo de energía, cadenas y redes tróficas y ciclos biogeoquímicos.
El flujo de energía. La energía es un componente del ambiente físico totalmente cuantificable. En la Tierra, la mayoría de los ecosistemas dependen totalmente de la energía que recibe del Sol. Una parte es reflejada, otra mueve todo el sistema de corrientes marinas y eólicas, y otra parte es utilizada por los seres vivos para cumplir con sus funciones. El flujo de energía en el ecosistema da origen a las pirámides, cadenas y redes tróficas. En este inciso nos referiremos a las pirámides tróficas, ya que los otros dos componentes tienen su propio apartado.
Las pirámides tróficas se refieren al hecho de que son los organismos fotosintéticos (autótrofos) los únicos capaces de utilizar la energía solar para sintetizar tanto su alimento como su biomasa, por lo que son llamados productores. Tanto los herbívoros como los carnívoros y desintegradores son llamados consumidores, debido a que directa o indirectamente se alimentan de los autótrofos. La representación gráfica que implica tanto la biomasa como la secuencia en la utilización de la energía entre los niveles tróficos antes mencionados, adquiere forma de pirámide. Lo anterior es debido a que en los ecosistemas naturales solo un máximo de 10% de la biomasa del nivel trófico anterior es convertida a biomasa del nivel trófico en turno.
Así, por ejemplo, si iniciamos con una biomasa de plantas de 1000 kg, y todos son comidos por los herbívoros, se obtendrían solo 100 kg. de biomasa de este nivel trófico; esto se traduciría en solo 10 kg de carnívoros. Desde luego, en los ecosistemas nunca ocurre que herbívoros o carnívoros ingieran el total de la biomasa de las especies que constituyen su alimento, pues éstas se extinguirían y consecuentemente los depredadores también. En cuanto a los desintegradores, ellos no forman realmente parte de la pirámide, sino de un nivel paralelo que aprovecha cadáveres y desechos de los otros tres niveles.
Es un hecho conocido que el 90% restante que no se integra en el siguiente nivel trófico se pierde en forma de calor y respiración. Esto lo que significa es que el consumidor gasta ese porcentaje en mantenerse vivo y cumplir con sus funciones.
Cadenas y redes tróficas. El estudio del ecosistema y más específicamente de las interacciones entre los organismos que forman parte de este, nos puede aportar información acerca de quién se come a quién. El grado de complejidad de la representación gráfica de este hecho puede ser relativamente simple si únicamente seguimos una línea individual; es decir, observar una planta y esperar a ver quién se la come; acto seguido, seguir al herbívoro y ver quién se lo come a él y así sucesivamente. Por otro lado, si hacemos un estudio poblacional y vemos qué herbívoros atacan cierta planta; qué carnívoros se comen a las distintas poblaciones de herbívoros, y así sucesivamente, obtendremos redes complejas.
El caso de los ciclos biogeoquímicos no será abordado en esta lectura debido a que hemos elaborado una que trata sobre este tema específico.
La Biosfera
Ésta se define como “la capa de la tierra donde existen seres vivos”. Obviamente que tal capa no es homogénea, ya que si consideramos la cuarta parte de la superficie terrestre que es tierra firme, algunos organismos vivimos directamente sobre ella; otros pasan gran parte del día volando y otros llevan una vida subterránea. Por otra parte, existen organismos fosorios que viven bajo la tierra. El reciente descubrimiento de bacterias capaces de vivir a 5 kilómetros de profundidad entre las rocas soportando temperaturas de 169°C, expande nuestra idea de la biosfera. Por si fuera poco, debemos considerar que la superficie continental no es pareja, sino que existen sistemas montañosos elevados hasta de casi 9 kilómetros, como es el caso del Everest.
En cuanto a los océanos (tres cuartas partes de la superficie terrestre), existen organismos que viven casi en la superficie, otros a media agua y otros más que viven en los profundos abismos marinos de unos 11 kilómetros de profundidad. Al igual que en tierra firme, algunas especies viven enterradas en el fondo marino, como es el caso de ciertas bacterias que se encuentran hasta a 300 metros de profundidad alimentándose de vidrio volcánico. Todo esto nos da idea de que estamos tratando con una capa irregular que va de simas de 11 km de profundidad a cimas de 9 km. sobre el nivel del mar, lo que nos da una diferencia de altitud de unos 20 km. No obstante, las cosas se simplifican si para cuestiones prácticas pensamos que la biosfera es la capa de la Tierra donde los seres vivos interactúan con su ambiente.
Bibliografía
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