1.5: La Biosfera

INTRODUCCIÓN

La biosfera es la región de la tierra que engloba a todos los organismos vivos: plantas, animales y bacterias. Es una característica que distingue a la tierra de los otros planetas del sistema solar. “Bio” significa vida, y el término biosfera fue acuñado por primera vez por un científico ruso (Vladimir Vernadsky) en la década de 1920. Otro término que a veces se usa es ecosfera (“eco” que significa hogar). La biosfera incluye la región exterior de la tierra (la litosfera) y la región inferior de la atmósfera (la troposfera). También incluye la hidrosfera, la región de lagos, océanos, arroyos, hielo y nubes que comprenden los recursos hídricos de la tierra. Tradicionalmente, se considera que la biosfera se extiende desde el fondo de los océanos hasta las cimas altas, una capa con un grosor promedio de unos 20 kilómetros. Los científicos saben ahora que algunas formas de microbios viven a grandes profundidades, a veces varios miles de metros dentro de la corteza terrestre.

Sin embargo, la biosfera es una región muy pequeña en la escala de toda la tierra, análoga al grosor de la piel de una manzana. El grueso de los organismos vivos en realidad vive dentro de una fracción más pequeña de la biosfera, desde unos 500 metros por debajo de la superficie del océano hasta aproximadamente 6 kilómetros sobre el nivel del mar.

Las interacciones dinámicas ocurren entre la región biótica (biosfera) y las regiones abióticas (atmósfera, litosfera e hidrosfera) de la tierra. La energía, el agua, los gases y los nutrientes se intercambian entre las regiones en diversas escalas espaciales y temporales. Dichos intercambios dependen de, y pueden ser alterados por, los ambientes de las regiones. Por ejemplo, los procesos químicos de la vida temprana en la tierra (por ejemplo, la fotosíntesis, la respiración, la formación de carbonatos) transformaron la atmósfera antigua reductora en el ambiente oxidante (oxígeno libre) de hoy. Los procesos interactivos entre la biosfera y las regiones abióticas trabajan para mantener una especie de equilibrio planetario. Estos procesos, así como aquellos que podrían perturbar este equilibrio, involucran una serie de cuestiones científicas y socioeconómicas.

El estudio de las relaciones de los organismos vivos entre sí y con su entorno es la ciencia conocida como ecología. La palabra ecología proviene de las palabras griegas oikos y logos, y literalmente significa “estudio del hogar”. La ecología de la tierra se puede estudiar en diversos niveles: un individuo (organismo), una población, una comunidad, un ecosistema, un bioma o toda la biosfera. La variedad de organismos vivos que habitan un ambiente es una medida de su biodiversidad.

ORGANISMOS

La vida evolucionó después de la formación de los océanos, ya que el ambiente oceánico proporcionó los nutrientes necesarios y el medio de soporte para los organismos simples iniciales También los protegió de la dura radiación UV atmosférica. A medida que los organismos se volvieron más complejos, finalmente se volvieron capaces de vivir en la tierra. Sin embargo, esto no pudo ocurrir hasta que la atmósfera se volvió oxidante y se formó una capa protectora de ozono que bloqueó la dañina radiación UV. En aproximadamente los últimos cuatro mil millones de años, los organismos se han diversificado y adaptado a todo tipo de ambientes, desde las regiones heladas cercanas a los polos hasta los cálidos trópicos cercanos al ecuador, y desde lo profundo de la corteza rocosa de la tierra hasta los tramos superiores de la troposfera.

A pesar de su diversidad, todos los organismos vivos comparten ciertas características: todos se replican y todos utilizan el ADN para lograr el proceso de replicación. Con base en la estructura de sus células, los organismos pueden clasificarse en dos tipos: eucariotas y procariotas.

La principal diferencia entre ellos es que un eucariota tiene un núcleo, que contiene su ADN, mientras que un procariota no tiene núcleo, sino que su ADN flota libremente en la célula. Las bacterias son procariotas y los humanos son eucariotas. Los organismos también se pueden clasificar de acuerdo a cómo adquieren energía. Los autótrofos son “autoalimentadores” que utilizan luz o energía química para hacer alimentos. Las plantas son autótrofas. Los heterótrofos (es decir, “otros comederos”) obtienen energía al comer otros organismos, o sus restos. Las bacterias y los animales son heterótrofos. Los grupos de organismos que están física y genéticamente relacionados pueden clasificarse en especies. Hay millones de especies en la tierra, la mayoría de ellas no estudiadas y muchas de ellas desconocidas. Los insectos y microorganismos comprenden la mayoría de las especies, mientras que los humanos y otros mamíferos comprenden solo una pequeña fracción. En un estudio ecológico, un solo miembro de una especie u organismo es conocido como individuo.

POBLACIONES Y COMUNIDADES

Varios individuos de la misma especie en un área determinada constituyen una población. El número suele oscilar entre unos pocos individuos y varios miles de individuos. Las poblaciones bacterianas pueden ser millones. Las poblaciones viven en un lugar o ambiente llamado hábitat. Todas las poblaciones de especies en una región determinada forman juntas una comunidad. En una zona de pastizales tropicales, una comunidad podría estar conformada por gramíneas, arbustos, insectos, roedores y diversas especies de mamíferos pezuñados.

Las poblaciones y comunidades que se encuentran en un ambiente particular están determinadas por factores limitantes abióticos y bióticos. Estos son los factores que más afectan el éxito de las poblaciones. Los factores limitantes abióticos involucran las características físicas y químicas del ambiente. Algunos de estos factores incluyen: cantidades de luz solar, lluvias anuales, nutrientes disponibles, niveles de oxígeno y temperatura. Por ejemplo, la cantidad de lluvias anuales puede determinar si una región es un pastizal o bosque, lo que a su vez, afecta a los tipos de animales que allí viven.

Cada población en una comunidad tiene un rango de tolerancia para un factor limitante abiótico. También existen ciertos requisitos máximos y mínimos conocidos como límites de tolerancia, por encima y por debajo de los cuales ningún miembro de una población es capaz de sobrevivir. El rango de un factor abiótico que da como resultado la mayor población de una especie se conoce como el rango óptimo para ese factor. Algunas poblaciones pueden tener un rango estrecho de tolerancia para un factor. Por ejemplo, una especie de peces de agua dulce puede tener un rango de tolerancia estrecho para el oxígeno disuelto en el agua. Si el lago en el que vive esa especie de peces sufre eutrofización, la especie morirá. Por lo tanto, esta especie de peces puede actuar como especie indicadora, ya que su presencia o ausencia es un indicador estricto de la condición del lago con respecto al contenido de oxígeno disuelto.

Los factores limitantes bióticos implican interacciones entre diferentes poblaciones, como la competencia por la alimentación y el hábitat. Por ejemplo, un aumento en la población de un depredador carnívoro podría resultar en una disminución de la población de su presa devorador de plantas, lo que a su vez podría resultar en un aumento de la población vegetal de la que se alimenta la presa. En ocasiones, la presencia de una determinada especie puede afectar significativamente a la composición de la comunidad. Tal especie es conocida como una especie clave. Por ejemplo, un castor construye una presa en un arroyo y hace que el prado detrás de él se inunde. Una estrella de mar evita que los mejillones dominen una playa rocosa, permitiendo así que muchas otras especies existan allí.

ECOSISTEMAS

Un ecosistema es una comunidad de organismos vivos que interactúan entre sí y con su entorno. Los ecosistemas ocurren en todos los tamaños. Un estanque de mareas, un estanque, un río, un prado alpino y un bosque de encinas son ejemplos de ecosistemas. Los organismos que viven en un ecosistema particular se adaptan a las condiciones abióticas y bióticas imperantes. Las condiciones abióticas involucran factores tanto físicos como químicos (por ejemplo, luz solar, agua, temperatura, suelo, viento predominante, latitud y elevación). Para entender el flujo de energía y materia dentro de un ecosistema, es necesario estudiar las relaciones de alimentación de los organismos vivos dentro de él.

Los organismos vivos en un ecosistema generalmente se agrupan de acuerdo con la forma en que obtienen los alimentos. Los autótrofos que elaboran su propio alimento son conocidos como productores, mientras que los heterótrofos que comen otros organismos, vivos o muertos, son conocidos como consumidores. Los productores incluyen plantas terrestres y acuáticas, algas y fitoplancton microscópico en el océano. Todos elaboran sus propios alimentos mediante el uso de productos químicos y fuentes de energía de su entorno.

Por ejemplo, las plantas utilizan la fotosíntesis para fabricar azúcar (glucosa) a partir de dióxido de carbono y agua. Utilizando este azúcar y otros nutrientes (p. ej., nitrógeno, fósforo) asimilados por sus raíces, las plantas producen una variedad de materiales orgánicos. Estos materiales incluyen: almidones, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. La energía de la luz solar se fija así como alimento utilizado por ellos mismos y por los consumidores.

Los consumidores son clasificados en diferentes grupos dependiendo de la fuente de sus alimentos. Los herbívoros (por ejemplo, venados, ardillas) se alimentan de plantas y son conocidos como consumidores primarios. Los carnívoros (por ejemplo, leones, halcones, orcas) se alimentan de otros consumidores y pueden clasificarse como consumidores secundarios. Se alimentan de consumidores primarios. Los consumidores terciarios se alimentan de otros carnívoros. Algunos organismos conocidos como omnívoros (por ejemplo, osos, ratas y humanos) se alimentan tanto de plantas como de animales. Los organismos que se alimentan de organismos muertos se denominan carroñeros (por ejemplo, buitres, hormigas y moscas). Los detritivores (alimentadores de detritus, ej. lombrices de tierra, termitas, cangrejos) se alimentan de desechos orgánicos o fragmentos de organismos muertos.

Los descomponedores (por ejemplo, bacterias, hongos) también se alimentan de desechos orgánicos y organismos muertos, pero digieren los materiales fuera de sus cuerpos. Los descomponedores juegan un papel crucial en el reciclaje de nutrientes, ya que reducen la materia orgánica compleja en nutrientes inorgánicos que pueden ser utilizados por los productores. Si una sustancia orgánica puede ser descompuesta por descomponedores, se le llama biodegradable.

En cada ecosistema, cada nivel de consumidor depende de organismos de nivel inferior (por ejemplo, un consumidor primario depende de un productor, un consumidor secundario depende de un consumidor primario y un consumidor terciario depende de un consumidor secundario). Todos estos niveles, desde productor hasta consumidor terciario, forman lo que se conoce como una cadena alimentaria. Una comunidad tiene muchas cadenas alimentarias que se entrelazan en una compleja red alimentaria. La cantidad de material orgánico en una red alimenticia se conoce como su biomasa. Cuando un organismo come a otro, la energía química almacenada en la biomasa se transfiere de un nivel de la cadena alimentaria al siguiente. La mayor parte de la biomasa consumida no se convierte en biomasa del consumidor. Solo una pequeña porción de la energía útil se transfiere realmente al siguiente nivel, típicamente 10 por ciento. Cada nivel superior de la cadena alimentaria representa una pérdida acumulada de energía útil. El resultado es una pirámide de flujo de energía, con productores formando el nivel base.

Asumiendo 10 por ciento de eficiencia en cada nivel, el nivel de consumidor terciario utilizaría sólo 0.1 por ciento de la energía disponible a nivel de productor inicial. Debido a que hay menos energía disponible en lo alto de la pirámide energética, hay menos consumidores de alto nivel. Una disrupción de la base de productores de una cadena alimentaria, por lo tanto, tiene su mayor efecto en el consumidor de alto nivel.

Las poblaciones de los ecosistemas fluctúan constantemente en respuesta a los cambios en el ambiente, como la lluvia, la temperatura media y la luz solar disponible. Normalmente, tales cambios no son lo suficientemente drásticos como para alterar significativamente los ecosistemas, pero eventos catastróficos como inundaciones, incendios y volcanes pueden devastar comunidades y ecosistemas. Puede pasar mucho tiempo después de un evento tan catastrófico antes de que se pueda establecer un ecosistema nuevo y maduro. Después de graves disturbios se cambia la conformación de una comunidad. La comunidad de especies resultante cambia, ya temprano, después de la perturbación, las especies de rápido crecimiento son superadas por otras especies. A este proceso natural se le llama sucesión ecológica. Se trata de dos tipos de sucesión: sucesión primaria y sucesión secundaria.

La sucesión primaria es el desarrollo de la primera biota en una región determinada donde no se encuentra vida. Un ejemplo de ello son las zonas aledañas donde la lava volcánica ha cubierto completamente una región o ha construido una nueva isla en el océano. Inicialmente, solo las especies pioneras pueden sobrevivir allí, típicamente líquenes y musgos, que son capaces de soportar malas condiciones. Son capaces de sobrevivir en áreas altamente expuestas con agua y nutrientes limitados. El liquen, que está formado tanto por un hongo como por una alga, sobrevive por el mutualismo. El hongo produce un ácido, que actúa para disolver aún más la roca estéril. El alga utiliza esos nutrientes expuestos, junto con la fotosíntesis, para producir alimentos para ambos. Las semillas de pasto pueden aterrizar en las grietas, transportadas por el viento o las aves. La hierba crece, agrietando aún más las rocas, y al completar su propio ciclo de vida, aporta materia orgánica a la roca que se desmorona para hacer suelo. Con el tiempo, plantas más grandes, como arbustos y árboles, pueden habitar la zona, ofreciendo hábitats y nichos a la vida animal inmigrante. Cuando se alcanza la biota máxima que el ecosistema puede soportar, prevalece la comunidad clímax. Esto ocurre después de cientos si no miles de años dependiendo del clima y ubicación.

La sucesión secundaria comienza en un punto diferente, cuando la comunidad de especies de un ecosistema existente es eliminada por el fuego, la deforestación o el trabajo de una excavadora en un terreno baldío, dejando solo suelo. Los primeros centímetros de este suelo pueden haber tardado 1000 años en desarrollarse a partir de roca sólida. Puede ser rico en humus, desechos orgánicos, y puede ser abastecido con semillas listas de futuras plantas. La sucesión secundaria es también un nuevo comienzo, pero uno con un rebrote mucho más rápido de organismos. Dependiendo del ambiente, la sucesión a una comunidad clímax solo puede requerir de 100 a 200 años con condiciones climáticas normales, con comunidades progresando a través de etapas de especies tempranas de plantas y animales, especies medias y especies sucesionales tardías. Algunos ecosistemas, sin embargo, nunca pueden ser recuperados.

BIOMAS

La biosfera se puede dividir en regiones relativamente grandes llamadas biomas. Un bioma tiene un clima distinto y ciertos organismos vivos (especialmente la vegetación) característicos de la región y pueden contener muchos ecosistemas. Los factores clave que determinan el clima son la precipitación media anual y la temperatura. Estos factores, a su vez, dependen de la geografía de la región, como la latitud y elevación de la región, y las barreras montañosas. Los principales tipos de biomas incluyen: acuáticos, desérticos, forestales, pastizales y tundra. Los biomas no tienen límites distintos. En cambio, existe una zona de transición llamada ecotono, que contiene una variedad de plantas y animales. Por ejemplo, un ecotono podría ser una región de transición entre un pastizal y un desierto, con especies de ambos.

El agua cubre una gran parte de la superficie terrestre, por lo que los biomas acuáticos contienen una rica diversidad de plantas y animales. Los biomas acuáticos se pueden subdividir en dos tipos básicos: agua dulce y marina.

El agua dulce tiene una baja concentración de sal, generalmente inferior al 1 por ciento, y se presenta en varios tipos de regiones: estanques y lagos, arroyos y ríos, y humedales. Los estanques y lagos varían en tamaño, y los estanques pequeños pueden ser estacionales. A veces tienen una diversidad de especies limitada debido al aislamiento de otros ambientes acuáticos. Pueden obtener su agua de la precipitación, escorrentía superficial, ríos y manantiales. Los arroyos y ríos son cuerpos de agua corriente que se mueven en una dirección general (es decir, aguas abajo). Los arroyos y ríos comienzan en sus cabeceras aguas arriba, que podrían ser manantiales, deshielo o incluso lagos. Continúan río abajo hasta sus desembocaduras, que pueden ser otro arroyo, río, lago u océano. El ambiente de un arroyo o río puede cambiar a lo largo de su longitud, desde agua clara y fría cerca de la cabeza, hasta agua tibia y rica en sedimentos cerca de la desembocadura. La mayor diversidad de organismos vivos suele ocurrir en la región media. Los humedales son lugares de agua sin gas que soportan plantas acuáticas, como espadañas, lirios de estanque y cipreses. Los tipos de humedales incluyen pantanos, pantanos y pantanos. Los humedales tienen la mayor diversidad de especies con muchas especies de aves, mamíferos peleteros, anfibios y reptiles. Algunos humedales, como las marismas salinas, no son regiones de agua dulce.

Las regiones marinas cubren casi las tres cuartas partes de la superficie terrestre. Los cuerpos marinos son salados, teniendo aproximadamente 35 gramos de sal disuelta por litro de agua (3.5 por ciento). Los océanos son cuerpos marinos muy grandes que dominan la superficie terrestre y albergan los ecosistemas más grandes. Contienen una rica diversidad de organismos vivos. Las regiones oceánicas se pueden separar en cuatro zonas principales: intermareales, pelágicas, bentónicas y abisales. La zona intermareal es donde el océano se encuentra con la tierra. En ocasiones, se sumerge y otras veces se expone, dependiendo de las olas y mareas. La zona pelágica incluye el océano abierto más lejos de la tierra. La zona bentónica es la región debajo de la zona pelágica, pero sin incluir las partes más profundas del océano. El fondo de esta zona consiste en sedimentos. Las partes más profundas del océano se conocen como la zona abisal. Esta zona es muy fría (temperaturas cercanas a las heladas), y bajo una gran presión de la masa de agua suprayacente. Las crestas oceánicas se encuentran en el fondo oceánico en zonas abisales. Los arrecifes de coral se encuentran en las aguas cálidas, claras y poco profundas de los océanos tropicales alrededor de islas o a lo largo de las costas continentales.

En su mayoría se forman a partir del carbonato de calcio producido por el coral vivo. Los arrecifes proporcionan alimento y refugio para otros organismos y protegen las costas de la erosión. Los estuarios son áreas parcialmente cerradas donde el agua dulce y el limo de arroyos o ríos se mezclan con el agua salada del océano. Representan una transición de tierra a mar y de agua dulce a agua salada. Los estuarios son áreas biológicamente muy productivas y proporcionan hogares para una amplia variedad de plantas, aves y animales.

Los desiertos son áreas secas donde la evaporación suele superar las precipitaciones. Las precipitaciones son bajas —menos de 25 centímetros anuales— y pueden ser muy variables y estacionales. La baja humedad da como resultado temperaturas extremas entre el día y la noche. Los desiertos pueden ser fríos o calientes. Los desiertos calurosos (por ejemplo, el Sonovan) son muy calurosos en verano y tienen temperaturas relativamente altas durante todo el año y tienen precipitaciones estacionales. Los desiertos fríos (por ejemplo, el Gobi) se caracterizan por inviernos fríos y precipitaciones bajas pero durante todo el año. Los desiertos tienen relativamente poca vegetación y el sustrato consiste principalmente en arena, grava o rocas. Las regiones de transición entre desiertos y pastizales a veces se denominan desiertos semiáridos (por ejemplo, la Gran Cuenca del oeste de Estados Unidos).

Los pastizales cubren regiones donde la lluvia moderada es suficiente para el crecimiento de pastos, pero no suficiente para rodales de árboles. Existen dos tipos principales de pastizales: pastizales tropicales (sabanas) y pastizales templados. Los pastizales tropicales ocurren en climas cálidos como África y regiones muy limitadas de Australia. Tienen algunos árboles y arbustos dispersos, pero sus distintas estaciones lluviosas y secas impiden la formación de bosques tropicales. Las lluvias más bajas, las temperaturas más variables de invierno a verano y una escasez cercana de árboles caracterizan a los pastizales templados. Las praderas son pastizales templados a una altitud bastante alta. Pueden estar dominadas por especies de pastos largos o cortos. Las vastas praderas que originalmente cubrían América Central del Norte, o las Grandes Llanuras, fueron el resultado de condiciones climáticas favorables creadas por su alta elevación y proximidad a las Montañas Rocosas. Debido a que los pastizales templados no tienen árboles, son relativamente planos y tienen suelos ricos, la mayoría han sido reemplazados por tierras de cultivo.

Los bosques están dominados por árboles y se pueden dividir en tres tipos: bosques tropicales, bosques templados y bosques boreales. Los bosques tropicales son siempre cálidos y húmedos y se encuentran en latitudes más bajas. Su precipitación anual es muy alta, aunque algunas regiones pueden tener distintas estaciones húmedas y secas. Los bosques tropicales tienen la mayor biodiversidad de este bioma. Los bosques templados ocurren en latitudes medias (es decir, América del Norte), y por lo tanto tienen estaciones distintas. Los veranos son cálidos y los inviernos fríos. Los bosques templados han sufrido una alteración considerable por parte de los humanos, quienes han despejado gran parte del terreno forestal para combustible, materiales de construcción y uso agrícola. Los bosques boreales se encuentran en latitudes más altas, como Siberia, donde se les conoce como "taiga”. Tienen inviernos muy largos, fríos y una corta temporada de verano cuando se produce la mayor parte de la precipitación. Los bosques boreales representan el bioma más grande de los continentes.

Temperaturas muy bajas, poca precipitación y baja biodiversidad caracterizan a la tundra. Su vegetación es muy sencilla, prácticamente sin árboles. La tundra se puede dividir en dos tipos diferentes: tundra ártica y tundra alpina. El alpino ártico ocurre en regiones polares. Tiene una temporada de crecimiento veraniega muy corta. El agua se acumula en estanques y pantanos, y el suelo tiene una capa subsuperficial de suelo permanentemente congelado conocido como permafrost. La tundra alpina se encuentra en elevaciones altas en altas montañas. Las temperaturas no son tan bajas como en la tundra ártica, y tiene una temporada de crecimiento más larga en verano.

EVOLUCIÓN DE LA VIDA

Dondequiera que se encuentren en la biosfera, los organismos vivos están necesariamente vinculados a su entorno. Los ecosistemas son dinámicos y las comunidades cambian con el tiempo en respuesta a cambios abióticos o bióticos en el ambiente. Por ejemplo, el clima puede ser más cálido o más frío, más húmedo o más seco, o la cadena alimentaria puede verse alterada por la pérdida de una población en particular o la introducción de una nueva. Las especies deben ser capaces de adaptarse a estos cambios para poder sobrevivir. A medida que se adaptan, los propios organismos experimentan cambios. La evolución es el cambio gradual en la composición genética de una población de una especie a lo largo del tiempo. Es importante señalar que es la población la que evoluciona, más que los individuos.

Una especie evoluciona a un nicho particular ya sea adaptándose para usar el ambiente de un nicho o adaptándose para evitar la competencia con otra especie. Recordemos que no hay dos especies que puedan ocupar exactamente el mismo nicho en un ecosistema. La disponibilidad de recursos es fundamental.

En el caso de cinco especies de curruca que consumen todos insectos del mismo árbol, para sobrevivir cada especie necesita recolectar su alimento (insectos) en diferentes partes de ese árbol. Esto evita la competencia y la posible extinción de una o más especies. Por lo tanto, una de las especies de aves se adaptará a la caza en las copas de los árboles; otra las ramas más bajas; otra la sección media. De esta manera, estas especies han evolucionado hacia nichos diferentes, pero similares. Las cinco especies de esta manera pueden sobrevivir adaptándose a un nicho estrecho. Los organismos con un nicho estrecho se denominan especies especializadas. Otro ejemplo es una especie que puede evolucionar a un nicho estrecho al consumir solo un tipo de hoja, como el Panda Gigante, que consume hojas de bambú.

Esta estrategia le permite coexistir con otro consumidor al no competir con él. En ambos casos, las especies con un nicho estrecho suelen ser vulnerables a la extinción porque normalmente no pueden responder a los cambios en el ambiente. Evolucionar a un nuevo nicho tomaría demasiado tiempo para las especies especializadas bajo la coacción de una sequía, por ejemplo.

Por otro lado, una especie que puede utilizar muchos alimentos y lugares en los que cazar o recolectar se conocen como especies generalizadas. En caso de sequía, una especie generalizada como una cucaracha puede tener más éxito en la búsqueda de formas alternativas de alimento, y sobrevivirá y se reproducirá.

Otra forma de evolución es la coevolución, donde las especies se adaptan entre sí interactuando estrechamente. Esta relación puede ser un tipo de interacción depredador-presa. La presa está en riesgo, pero como especie ha evolucionado defensas químicas o comportamientos. Por otro lado, la coevolución puede ser una relación mutualista, a menudo caracterizada por las hormigas y una acacia de América del Sur. La acacia proporciona a las hormigas alimento y hábitat, y sus grandes espinas sobresalientes brindan protección contra los depredadores. Las hormigas, a su vez, protegen al árbol atacando a cualquier animal que aterrice sobre él y limpiando vegetación en su base. Tan estrechamente evolucionadas son las especies que ninguna puede existir sin la otra.

Ecosistemas similares pueden ofrecer nichos similares a los organismos, que se adaptan o evolucionan a ese nicho. La evolución convergente es el desarrollo de adaptaciones similares en dos especies que ocupan ecosistemas diferentes pero similares. Dos especies evolucionan de manera independiente para responder a las demandas de su ecosistema, y desarrollan el mismo mecanismo para hacerlo. Lo que emerge son adaptaciones que se asemejan a parecidos: Las alas de aves y murciélagos son similares, pero evolucionaron por separado para satisfacer las demandas de volar por el aire. El delfín, un mamífero, comparte adaptaciones que permiten el movimiento a través del agua con el ictiosaurio reptil extinto. Tienen formas aerodinámicas similares de aletas, cabeza y nariz, que hacen que los cuerpos sean más adecuados para nadar.

La selección natural es otro proceso que depende de la capacidad de un organismo para sobrevivir en un ambiente cambiante. Si bien la evolución es el cambio gradual de la composición genética a lo largo del tiempo, la selección natural es la fuerza que favorece un conjunto beneficioso de genes.

Por ejemplo, las aves que migran a una isla enfrentan competencia por los insectos en un árbol tropical. Un charco genético de una nueva generación puede incluir un pico más largo, lo que permite que el ave alcance en una flor tropical por su néctar. Cuando altas poblaciones de aves compiten por insectos, esta capacidad de utilizar el nicho de recolección de néctar favorece la supervivencia de esa ave. El gen de pico largo se pasa a la siguiente generación y a la siguiente, porque las aves pueden coexistir con las aves recolectoras de insectos usando un nicho diferente. A través de la reproducción de las aves supervivientes de pico más largo, la selección natural favorece su adaptabilidad.

Una especie, familia o grupo más grande de organismos puede llegar eventualmente al final de su línea evolutiva. Esto se conoce como extinción. Si bien son malas noticias para quienes se extinguen, es una ocurrencia natural que viene ocurriendo desde el inicio de la vida en la tierra. Las extinciones de especies ocurren constantemente a cierta tasa de fondo, que normalmente se corresponde con la especiación. Así, en el mundo natural, hay una constante rotación de especies.

Ocasionalmente, un gran número de especies se han extinguido en un período geológico relativamente corto. El mayor evento de extinción masiva en la historia de la tierra ocurrió al final del periodo Pérmico, hace 245 millones de años. Hasta el 96 por ciento de todas las especies marinas se perdieron, mientras que en tierra más del 75 por ciento de todas las familias de vertebrados se extinguieron. Si bien la causa real de esa extinción no está clara, el consenso es que el cambio climático, derivado del cambio del nivel del mar y el aumento de la actividad volcánica, fue un factor importante. La más famosa de todas las extinciones masivas ocurrió en el límite de los períodos Cretácico y Terciario, hace 65 millones de años. Alrededor del 85 por ciento de las especies se extinguieron, incluyendo a todos los dinosaurios. La mayoría de los científicos creen que el impacto de un pequeño asteroide cerca de la Península de Yucatán en México desencadenó ese evento de extinción. El impacto probablemente indujo un cambio dramático en el clima mundial.

La extinción más grave de mamíferos ocurrió hace unos 11 mil años, ya que terminaba la última Edad de Hielo. En un periodo de apenas unos pocos siglos, la mayoría de los grandes mamíferos alrededor del mundo, como el mamut, se extinguieron. Si bien el cambio climático pudo haber sido un factor en su extinción, también había surgido en la tierra una nueva fuerza: los humanos modernos. Los humanos, ayudados por nuevas armas puntiagudas y técnicas de caza, pueden haber apresurado la desaparición de los grandes mamíferos terrestres. A lo largo de los años, la actividad humana ha seguido enviando muchas especies a una extinción temprana. Los ejemplos más conocidos son la paloma pasajera y el ave dodo, pero muchas otras especies, muchas de ellas desconocidas, son matadas por la sobrecosecha y la destrucción, degradación y fragmentación de otros hábitats causados por el ser humano.