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4: Visión general de la ecología

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    Niveles de Estudio Ecológico

    Cuando se estudia una disciplina como la biología, a menudo es útil subdividirla en áreas más pequeñas y relacionadas. Por ejemplo, los biólogos celulares interesados en la señalización celular necesitan comprender la química de las moléculas señal (que generalmente son proteínas) así como el resultado de la señalización celular. Los ecologistas interesados en los factores que influyen en la supervivencia de una especie amenazada podrían utilizar modelos matemáticos para predecir cómo los esfuerzos actuales de conservación afectan a los organismos en peligro de extinción. Para producir un conjunto sólido de opciones de manejo, un biólogo de conservación necesita recopilar datos precisos, incluido el tamaño actual de la población, los factores que afectan la reproducción (como la fisiología y el comportamiento), los requisitos del hábitat (como plantas y suelos) y las posibles influencias humanas en la población en peligro de extinción y su hábitat (que podría derivarse a través de estudios en sociología y ecología urbana). Dentro de la disciplina de la ecología, los investigadores trabajan en cuatro niveles específicos, a veces discretamente y a veces con solapamiento: organismo, población, comunidad y ecosistema (figura\(\PageIndex{a}\)).

    Un diagrama de flujo de tres cajas muestra la jerarquía de los organismos vivos. La caja superior está etiquetada como “Organismos, poblaciones y comunidades” y tiene una fotografía de árboles altos en un bosque. La segunda caja está etiquetada como “ecosistemas” y tiene una fotografía de un cuerpo de agua, detrás de la cual se encuentra un soporte de pastos altos que se convierten en vegetación y árboles más densos a medida que aumenta la distancia del agua. La tercera caja está etiquetada como “la biosfera” y muestra un dibujo del planeta Tierra.

    Figura\(\PageIndex{a}\): Estudio de los ecologistas dentro de varios niveles biológicos de organización. (crédito “organismos”: modificación de obra por “Crystl”/Flickr; crédito “ecosistemas”: modificación de trabajo de Tom Carlisle, Sede del Servicio de Pesca y Vida Silvestre de Estados Unidos; crédito “biosfera”: NASA)

    Ecología Organizmal

    Los investigadores que estudian ecología a nivel organizativo están interesados en las adaptaciones que permitan a los individuos vivir en hábitats específicos. Estas adaptaciones pueden ser morfológicas, fisiológicas y conductuales. Por ejemplo, la mariposa azul Karner (Lycaeides melissa samuelis) (figura\(\PageIndex{b}\)) se considera un especialista porque las hembras preferentemente ovipositan (es decir, ponen huevos) sobre altramuz silvestre. Esta adaptación preferencial significa que la mariposa azul Karner es altamente dependiente de la presencia de plantas silvestres de altramuz para su supervivencia continua.

    Foto representa una mariposa Karner azul, que tiene alas celeste con óvalos dorados y puntos negros alrededor de los bordes.

    Figura\(\PageIndex{b}\): La mariposa azul Karner (Lycaeides melissa samuelis) es una rara mariposa que vive solo en áreas abiertas con pocos árboles o arbustos, como las barrenas de pino y sabanas de encino. Sólo puede poner sus huevos sobre plantas de altramuz. (crédito: modificación de obra por J & K Hollingsworth, USFWS)

    Después de la eclosión, las orugas larvarias emergen y pasan de cuatro a seis semanas alimentándose únicamente de altramuz silvestre (figura\(\PageIndex{c}\)). Las orugas pupan (sufren metamorfosis) y emergen como mariposas después de aproximadamente cuatro semanas. Las mariposas adultas se alimentan del néctar de flores de altramuz silvestre y otras especies de plantas. Un investigador interesado en estudiar las mariposas azules de Karner a nivel organizativo podría, además de hacer preguntas sobre la puesta de huevos, hacer preguntas sobre la temperatura preferida de las mariposas (una pregunta fisiológica) o el comportamiento de las orugas cuando se encuentran en diferentes estadios larvarios (a cuestión conductual).

    Esta foto representa una flor silvestre de altramuz, que es larga y delgada con pétalos en forma de almiga que irradian desde el centro. El tercio inferior de la flor es azul, el medio es rosa y azul, y la parte superior es verde.

    Figura\(\PageIndex{c}\): El altramuz silvestre (Lupinus perennis) es la planta hospedadora de la mariposa azul Karner

     

    Ecología de Población

    Una población es un grupo de organismos cruzados que son miembros de la misma especie que viven en la misma zona al mismo tiempo. (Los organismos que son todos miembros de una misma especie se denominan congénitos.) Una población se identifica, en parte, por su lugar de vida, y su área de población puede tener límites naturales o artificiales: los límites naturales pueden ser ríos, montañas o desiertos, mientras que ejemplos de límites artificiales incluyen pasto cortado, estructuras artificiales o caminos. El estudio de la ecología poblacional se centra en el número de individuos en un área y cómo y por qué el tamaño de la población cambia con el tiempo. Los ecologistas poblacionales están particularmente interesados en contar la mariposa azul Karner, por ejemplo, porque está clasificada como en peligro federal. Sin embargo, la distribución y densidad de esta especie está altamente influenciada por la distribución y abundancia del altramuz silvestre. Los investigadores podrían hacer preguntas sobre los factores que conducen a la disminución del altramuz silvestre y cómo estos afectan a las mariposas azules de Karner. Por ejemplo, los ecologistas saben que el altramuz silvestre prospera en áreas abiertas donde los árboles y arbustos están en gran parte ausentes. En entornos naturales, los incendios forestales intermitentes eliminan regularmente árboles y arbustos, ayudando a mantener las áreas abiertas que requiere el altramuz silvestre. Se pueden utilizar modelos matemáticos para entender cómo la supresión de incendios forestales por parte de humanos ha llevado al declive de esta importante planta para la mariposa azul de Karner.

    Ecología Comunitaria

    Una comunidad biológica consiste en las diferentes especies dentro de un área, típicamente un espacio tridimensional, y las interacciones dentro y entre estas especies. Los ecólogos comunitarios están interesados en los procesos que impulsan estas interacciones y sus consecuencias. Las preguntas sobre interacciones conespecíficas a menudo se centran en la competencia entre miembros de la misma especie por un recurso limitado. Los ecologistas también estudian las interacciones entre diversas especies; los miembros de diferentes especies se denominan heteroespecíficos. Ejemplos de interacciones heteroespecíficas incluyen depredación, parasitismo, herbivoría, competencia y polinización. Estas interacciones pueden tener efectos reguladores sobre el tamaño de la población y pueden impactar procesos ecológicos y evolutivos que afectan la diversidad.

    Por ejemplo, las larvas de mariposa azul Karner forman relaciones mutualistas con las hormigas. El mutualismo es una forma de relación a largo plazo que ha coevolucionado entre dos especies y de la que cada especie se beneficia. Para que exista el mutualismo entre organismos individuales, cada especie debe recibir algún beneficio de la otra como consecuencia de la relación. Los investigadores han demostrado que existe un incremento en la probabilidad de supervivencia cuando las larvas de mariposa azul de Karner (orugas) son atendidas por hormigas. Esto podría deberse a que las larvas pasan menos tiempo en cada etapa de la vida cuando son atendidas por hormigas, lo que proporciona una ventaja para las larvas. En tanto, las larvas de mariposa azul Karner secretan una sustancia rica en carbohidratos que es una importante fuente de energía para las hormigas. Tanto las larvas azules de Karner como las hormigas se benefician de su interacción.

    Ecología de Ecosistemas

    La ecología de ecosistemas es una extensión de la ecología orgánica, poblacional y comunitaria. El ecosistema está compuesto por todos los componentes bióticos (seres vivos) en un área junto con los componentes abióticos (no vivos) de esa área. Algunos de los componentes abióticos incluyen aire, agua y suelo. Los biólogos de ecosistemas hacen preguntas sobre cómo se almacenan los nutrientes y la energía y cómo se mueven entre los organismos y la atmósfera circundante, el suelo y el agua.

    Las mariposas azules de Karner y el altramuz silvestre viven en un hábitat estéril de roble-pino. Este hábitat se caracteriza por perturbaciones naturales y suelos pobres en nutrientes que son bajos en nitrógeno. La disponibilidad de nutrientes es un factor importante en la distribución de las plantas que viven en este hábitat. Los investigadores interesados en la ecología de ecosistemas podrían hacer preguntas sobre la importancia de los recursos limitados y el movimiento de recursos, como los nutrientes, a través de las porciones bióticas y abióticas del ecosistema.

    Conexión Profesional: Ecologista

    Una carrera en ecología contribuye a muchas facetas de la sociedad humana. Comprender los problemas ecológicos puede ayudar a la sociedad a satisfacer las necesidades humanas básicas de alimentos, refugio y atención médica. Los ecologistas pueden realizar sus investigaciones en el laboratorio y afuera en ambientes naturales (Figura\(\PageIndex{d}\)). Estos ambientes naturales pueden estar tan cerca de casa como el arroyo que atraviesa tu campus o tan lejos como los respiraderos hidrotermales en el fondo del Océano Pacífico. Los ecologistas manejan recursos naturales como las poblaciones de venado cola blanca (Odocoileus virginianus) para la caza o las maderas de álamo (Populus spp.) para la producción de papel. Los ecologistas también trabajan como educadores que enseñan a niños y adultos en diversas instituciones incluyendo universidades, escuelas secundarias, museos y centros de la naturaleza. Los ecologistas también pueden trabajar en puestos de asesoramiento ayudando a los formuladores de políticas locales, estatales y federales a desarrollar leyes que sean ecológicamente sólidas, o pueden desarrollar esas políticas y legislación ellos mismos. Para convertirse en ecologista se requiere una licenciatura, generalmente en una ciencia natural. La licenciatura suele ir seguida de una formación especializada o un título avanzado, dependiendo del área de ecología seleccionada. Los ecologistas también deben tener una amplia formación en las ciencias físicas, así como una base sólida en matemáticas y estadística.

    Esta foto muestra a una mujer mirando dentro de una pequeña jaula con la puerta abierta. La jaula se asienta sobre pasto corto de pradera, junto a un agujero con tierra alrededor del borde. Al fondo se sienta una segunda jaula cerrada.

    Figura\(\PageIndex{d}\): Este ecólogo paisajista está liberando un hurón de patas negras a su hábitat nativo como parte de un estudio. (crédito: USFWS Mountain Prairie Region, NPS)

    Atribución

    Modificado por Melissa Ha y Rachel Schleiger de Ecología y Biosfera por OpenStax (licenciado bajo CC-BY)


    This page titled 4: Visión general de la ecología is shared under a CC BY-NC 4.0 license and was authored, remixed, and/or curated by Melissa Ha and Rachel Schleiger (ASCCC Open Educational Resources Initiative) .