24.2: Introducción a la Ecología

¿Cuál es el...?

Los organismos de punta roja en la Figura\(\PageIndex{1}\) fueron descubiertos en 1977. Llamados gusanos de tubo, viven en el fondo profundo del océano, miles de metros por debajo de la superficie del agua. Se agrupan alrededor de respiraderos hidrotermales que arrojan agua mineral caliente. El ambiente alrededor de las rejillas de ventilación sería mortal para la mayoría de los otros organismos. Los minerales en el agua de ventilación son tóxicos, el peso del agua del océano arriba crea una tremenda presión, y siempre es muy fría y completamente oscura. Sin luz solar, la fotosíntesis ni siquiera es posible. Sin embargo, los respiraderos apoyan comunidades prósperas de diversas especies, muchas de las cuales no viven en ningún otro lugar de la Tierra. Además de gusanos de tubo, incluyen igualmente extraños peces fantasmas y cangrejos con los ojos puestos en la espalda. ¿Cómo se han adaptado estos organismos para vivir en el ambiente hostil alrededor de los respiraderos hidrotermales? ¿Cómo obtienen energía sin luz solar y fotosíntesis? ¿Cómo interactúan las diversas especies de ventilación? Encontrar respuestas a preguntas como estas es el dominio de la ecología.

Figura\(\PageIndex{1}\): Foto de una de las mayores concentraciones de Riftia pachyptila observadas, con anémonas y mejillones colonizando en las proximidades.

¿Qué es la ecología?

La ecología es el estudio de cómo los seres vivos interactúan entre sí y con su entorno. Aunque es una ciencia por derecho propio, la ecología tiene áreas de superposición con muchas otras ciencias, incluyendo biología, geografía, geología y climatología. También está estrechamente relacionado con la genética y la etología (el estudio del comportamiento animal). Además, los conceptos evolutivos de adaptación y selección natural son los pilares de la teoría ecológica moderna.

Algunos de los fenómenos que estudian los ecologistas incluyen las interacciones de los organismos, el flujo de energía y el reciclaje de la materia a través de los seres vivos, y la biodiversidad y distribución de los organismos en relación con el medio ambiente. Hay muchas aplicaciones prácticas de la ecología. Entre otros, incluyen la conservación de especies amenazadas (Figura\(\PageIndex{2}\)), el manejo de los recursos naturales, la planeación urbana y la salud humana.

Los seres vivos y el medio ambiente

A pesar de su tremenda diversidad, todos los organismos tienen las mismas necesidades básicas: energía y materia. Estos deben ser obtenidos del medio ambiente. Por lo tanto, los organismos no son sistemas cerrados. Dependen de su entorno y están influenciados por él.

Figura\(\PageIndex{2}\): Un papel importante de la ecología es identificar y forjar planes para proteger especies en peligro de extinción, como el lémur de Madagascar que se muestra aquí. Las evaluaciones ecológicas han determinado que de todos los animales en peligro de extinción del mundo, los lémures de Madagascar se encuentran entre las especies más cercanas a la extinción. Conocimientos como este son un primer paso necesario para prevenir la extinción de estos primates.

El ambiente de un organismo incluye dos tipos de factores: bióticos y abióticos.

• Los factores bióticos son los aspectos vivos del medio ambiente. Consisten en otros organismos, incluyendo miembros de la misma y diferentes especies.
• Los factores abióticos son los aspectos no vivos del medio ambiente. Incluyen factores como la luz solar, el suelo, la temperatura y el agua.

Consideremos como ejemplo la relación entre saltamontes y hormigas (Figura\(\PageIndex{3}\)). Las hormigas “rebaño” saltamontes y utilizan sus excreciones como alimento, tanto como un granjero lechero rebaño vacas y usa su leche. Los saltamontes chupan la savia de las plantas y excretan el exceso de líquido como un líquido azucarado llamado melaza. A medida que la melaza pasa por el ano de un saltamontes, la hormiga “granjera” se alimenta del líquido.

Figura\(\PageIndex{3}\): La hormiga y el saltador de hojas en esta foto tienen una relación de beneficio mutuo.

Los saltamontes en el “rebaño” también se benefician de su relación con la “hormiga”. La hormiga protege a los saltamontes de posibles depredadores como las avispas. La cantidad de sombra en el ambiente, que es un factor abiótico, es una influencia importante en los saltamontes y hormigas. Los ambientes con al menos 50 por ciento de sombra están más densamente poblados por hormigas y saltamontes que los ambientes más soleados. Algunas especies de hormigas “pastoras” incluso construyen refugios para dar sombra a sus “rebaños”.

Jerarquía Ecológica

Estudiar todos los seres vivos y sus entornos sería una empresa enorme. Generalmente, el estudio de la ecología se hace más manejable al organizar el mundo biológico en una jerarquía anidada.

Figura\(\PageIndex{4}\): Esta figura muestra los niveles de organización en la naturaleza, desde el organismo individual hasta la biosfera. Muchos individuos conforman una población. Muchas poblaciones conforman una comunidad. Una comunidad y su entorno conforman el ecosistema. Los ecosistemas son parte de un bioma. Todos los biomas de la tierra conforman la biosfera.

La ecología se centra típicamente en el mundo vivo en y por encima del nivel del organismo individual. Estos niveles se ilustran en la Figura\(\PageIndex{4}\) y se definen de la siguiente manera:

• Una población consiste en todos los organismos individuales de una misma especie que viven e interactúan en la misma zona. Por ejemplo, todos los peces ángel que viven en la misma zona del océano conforman la población de peces ángel.
• Una comunidad se refiere a todas las poblaciones de diferentes especies que viven e interactúan en una misma zona. La comunidad acuática que incluye al pez ángel también incluye las poblaciones de otras especies de peces, corales y muchos otros organismos.
• Un ecosistema incluye todos los seres vivos de un área determinada, junto con el entorno no vivo. El ambiente no vivo incluye factores abióticos como el agua, los minerales y la luz solar.
• Un bioma es un grupo de ecosistemas similares con el mismo tipo general de ambiente físico en cualquier parte del mundo. Los biomas terrestres generalmente están delineados por el clima y los principales tipos de vegetación. Ejemplos de biomas terrestres incluyen selvas tropicales y desiertos. Los biomas acuáticos se definen generalmente por la distancia desde la costa y la profundidad del agua. Ejemplos de biomas acuáticos incluyen las aguas poco profundas cerca de la costa (zona litoral) y las aguas más profundas en el fondo de un cuerpo de agua (zona bentónica).
• La biosfera incluye todas las partes de la Tierra donde existe la vida, incluyendo toda la tierra, el agua y el aire donde se pueden encontrar seres vivos. La biosfera es la categoría ecológica más grande y consta de muchos biomas diferentes.

Ideas Básicas en Ecología

Una serie de conceptos y principios son básicos para el estudio de la ecología. Incluyen el principio de ecosistema, nicho, hábitat y exclusión competitiva.

Ecosistema

El ecosistema es uno de los conceptos más importantes en ecología y muchas veces el foco de estudios ecológicos. Consiste en todos los factores bióticos y abióticos de un área y sus interacciones. Si bien un ecosistema es un sistema real en la naturaleza, a menudo es delineado artificialmente por investigadores. Por ejemplo, dependiendo del enfoque de investigación de un ecologista, un lago podría considerarse un ecosistema, pero también podría ser un tronco muerto, como el de la Figura\(\PageIndex{5}\). Tanto el lago como el tronco contienen una variedad de especies que interactúan entre sí y con factores abióticos.

Figura\(\PageIndex{5}\): Los troncos muertos como este se llaman “troncos de enfermería” porque proporcionan un sitio adecuado para el crecimiento de musgos, plantas pequeñas y muchos otros tipos de organismos. Los organismos que viven en y sobre el tronco forman parte del mismo ecosistema.

Cuando se trata de energía, los ecosistemas no están cerrados. Necesitan constantes insumos de energía. La mayoría de los ecosistemas obtienen energía del sol. Una pequeña minoría, incluidos los ecosistemas hidrotermales de ventilación, obtiene energía de compuestos químicos. A diferencia de la energía, la materia no se agrega constantemente a los ecosistemas. En cambio, se recicla. El agua y elementos como el carbono y el nitrógeno se utilizan una y otra vez.

Nicho

Uno de los conceptos más importantes asociados a los ecosistemas es el nicho. Un nicho se refiere al papel de una especie en su ecosistema. Incluye todas las formas en que la especie interactúa con los factores bióticos y abióticos del ecosistema. Dos aspectos importantes del nicho de cualquier especie son sus fuentes de energía y nutrientes y cómo los obtiene. Por ejemplo, la araña saltadora en Figura\(\PageIndex{6}\) es un carnívoro (carnívoro) que obtiene alimento al aprovecharse de insectos como las moscas.

Figura\(\PageIndex{6}\): Esta araña saltadora ha capturado y está consumiendo una mosca verde de patas largas. Lo que come la araña y cómo la obtiene son aspectos importantes de su nicho ecológico.

Hábitat

Otro aspecto fundamental del nicho de una especie es su hábitat. El hábitat es el entorno natural en el que vive una especie y al que se adapta. El hábitat de una especie incluye cualquier factor del ambiente —incluyendo factores bióticos y abióticos— que estén relacionados directa o indirectamente con el uso del medio ambiente por parte de la especie.

Las especies pueden tener requisitos generales o específicos de hábitat. Por ejemplo, pequeñas mariposas blancas de la especie Pieris rapae (Figura\(\PageIndex{7}\); a la izquierda) se encuentran en todos los continentes del mundo excepto la Antártida. Sus larvas pueden alimentarse de muchas especies de plantas diferentes, y las mariposas mismas prosperan en cualquier lugar abierto. En contraste, las grandes mariposas azules en la especie Phengaris arion (Figura\(\PageIndex{7}\); a la derecha) se encuentran solo en ciertos tipos de áreas de pastizales. Sus larvas solo pueden alimentarse de especies del género vegetal Thymus. Además, debido a su complejo ciclo de vida, las mariposas solo pueden vivir en áreas en las que también residen ciertas especies de hormigas.

Figura\(\PageIndex{7}\): (derecha) Las mariposas Pieris rapae tienen requisitos generales de hábitat, por lo que pueden vivir en muchos ecosistemas diferentes. (izquierda) Las mariposas phengaris arion tienen requerimientos de hábitat muy específicos, por lo que solo pueden vivir en un número limitado de ecosistemas.

Principio de exclusión competitiva

Un área determinada puede contener muchas especies diferentes, pero cada especie debe tener un nicho diferente. Dos especies diferentes no pueden ocupar el mismo nicho en el mismo lugar durante mucho tiempo. Esto se conoce como el principio de exclusión competitiva. Si dos especies ocuparan el mismo nicho, ¿qué pasaría? Las dos especies competirían entre sí por el mismo alimento u otros recursos limitantes en el medio ambiente. Eventualmente, una especie podría superar a la competencia y reemplazar a la otra. Alternativamente, una especie podría evolucionar adaptaciones algo diferentes a un nicho similar pero diferente para que pudieran continuar viviendo en la misma área.

Revisar

1. Definir ecología.
2. ¿Por qué los organismos individuales no son sistemas cerrados?
3. Comparar y contrastar factores ambientales bióticos y abióticos, y dar ejemplos de cada tipo de factor.
4. Describir la jerarquía anidada por la cual los ecologistas organizan el mundo biológico.
5. ¿Qué es la biosfera?
6. Definir ecosistema.
7. Describir el concepto de nicho en ecología.
8. ¿Cómo se define el hábitat de una especie?
9. Exponer el principio de exclusión competitiva.
10. Comparar y contrastar los roles de la energía y la materia en un ecosistema.
11. ¿Cuál de las siguientes puede contener más de una especie durante un periodo prolongado de tiempo? Explica tu respuesta.
    1. Un nicho
    2. Una comunidad
    3. Una población
    4. Un ecosistema
12. ¿Crees que puede haber un ecosistema en un entorno urbano, como una ciudad? ¿Por qué o por qué no?
13. Verdadero o Falso. La araña saltarina y su presa ocupan el mismo nicho.
14. Verdadero o Falso. El mismo tipo de bioma puede existir en diferentes ubicaciones del planeta.
15. ¿Por qué el estudio del clima está relacionado con el estudio de la ecología?

Explora más

https://bio.libretexts.org/link?17814#Explore_More

Mira este video para conocer la importancia de la conservación.

Atribuciones

1. Colonia gusano tubo Riftia Galápagos 2011, Fototeca NOAA, dominio público vía Wikimedia Commons
2. Lemur deportivo de Milne-Edwards, Ankarafantsika, Madagascar de Frank Vassen, con licencia CC BY 2.0 vía Wikimedia Commons
3. Ninfa y hormiga jasida común por Fir0002/Flagstaffotos, CC BY-NC 3.0 vía Wikimedia Commons
4. Niveles ecológicos por Christopher Auyeung vía CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0
5. Registro de enfermería por Nicholas A. Tonelli, licenciado CC BY 2.0 vía Wikimedia Commons
6. Araña saltadora de James Niland, con licencia CC BY 2.0 vía Flickr
7. Pieris rapae adulto por Christian Bauer, CC BY 2.0 vía Wikimedia Commons
   • Silver Studded Blue de Pengannel, con licencia CC BY 2.0 vía Flickr
8. Texto adaptado de Biología Humana por CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0