Tema 4. Identifica las características básicas de una comunidad (diversidad, abundancia, dominancia y estratificación) así como las relaciones tróficas que existen entre las poblaciones que la conforman.

Tema 4.

Identifica las características básicas de una comunidad (diversidad, abundancia, dominancia y estratificación) así como las relaciones tróficas que existen entre las poblaciones que la conforman.

Determina la diversidad biológica de un área dada.

Anteriormente vimos que la mayoria de los estudios se enfocan en analizar poblaciones debido a que es mas sencillo trabajar con pequenos grupos de organismos para comprender dinamicas mas complejas, como la estructura de las poblaciones, la funcion de los ecosistemas o la evolucion.

Cuando hablamos de una poblacion, es bueno recordar que nos referimos al conjunto de individuos de una sola especie que habitan un area geográfica y que comparten ciertos recursos naturales; tambien comparten caracteristicas a nivel genetico. La dinamica de una poblacion se caracteriza por los procesos locales de natalidad, mortalidad y migracion. En el tiempo y el espacio se observa la continuidad de una poblacion; por ejemplo, los individuos de una contemporanea son descendientes de una de ancestros comunes, lo que significa que la poblacion tiene continuidad en el tiempo. Dentro de un area geografica, la poblacion también esta caracterizada por continuidad, porque los individuos, aun cuando estan retirados unos de otros, comparten ancestros comunes. Los individuos de una poblacion generalmente comparten una historia de adaptacion al ambiente, lo que se refleja en una mayor uniformidad dentro de cada poblacion que entre grupos de ellas.

Definición de comunidad

Los individuos de una poblacion afectan a los demas; estos impactos pueden ser directos, como en el caso del contacto social, o indirectos en la competencia por los recursos compartidos. Por esto, algunos estudios ecológicos necesitan realizarse a nivel de comunidades, las cuales estan formadas por un numero grande (mas de tres) de especies interactuantes, inmersas en un conjunto fisicoquimico y climatico, y con una historia mas o menos larga de coexistencia en el area. Las comunidades son llamadas tambien biocenosis.

A pesar de que son unidades de estudio muy utiles, las comunidades son establecidas de manera arbitraria, ya que no se pueden determinar límites o fronteras entre una y otra. Tambien es importante saber que una comunidad no puede estudiarse de manera fragmentada, ya que todos sus componentes interactúan de tal forma que la hacen unica. Estos componentes pueden ser físicos (clima, suelo, area), biologicos (migracion, mutualismo, etc.) o historicos (coevolucion, antecedentes historicos del area). Una comunidad es el conjunto de todas las especies que viven en una misma area.

Las caracteristicas basicas de una comunidad son:

Abundancia. Es el numero de individuos (organismos) que se encuentran en el area de estudio y que conforman a la comunidad.

Diversidad. Aunque el concepto tradicional se refiere al número de especies diferentes que constituyen una comunidad, actualmente se considera que abarca a la diversidad de especies de plantas y animales que viven en un sitio, a su variabilidad genetica, a los ecosistemas de los cuales forman parte estas especies y a los paisajes o regiones donde se ubican los ecosistemas. Tambien incluye los procesos ecologicos y evolutivos que se dan a nivel de genes, especies, ecosistemas y paisajes.

Dominancia. Se refiere a la especie que sobresale en una comunidad, ya sea por el número de organismos, el tamano, su capacidad defensiva, etc. La comunidad, por lo general, lleva el nombre de la especie que domina, por ejemplo, un pinar, comunidad de espinos, banco de ostras, etc. Las especies dominantes influyen sobre el ambiente local proveyendo la estructura espacial y regulando los recursos de los cuales la mayoria de las especies dependen.

Estratificación. Se refiere al acomodo de las especies en el espacio que ocupan, puede decirse que las poblaciones que integran a una comunidad van a presentar una estructura que puede ser estudiada de forma vertical, horizontal o bien en forma temporal. En todas ellas la estructura presenta capas a las que llamamos estratos. Las comunidades se pueden encontrar en estratos o capas horizontales o bien verticales. De igual manera existen comunidades monoestratificadas, donde su estratificacion vertical es muy pequena y solo se permite distinguir un estrato, tal es el caso de las zonas rocosas o deserticas cuyos animales y plantas forman una capa al mismo nivel.

Como ejemplo de una estratificacion vertical podemos observar un bosque en el cual se encuentra el estrato subterraneo, suelo, un estrato herbaceo, arbustivo y arboreo.

Estructura de la comunidad

Para entender este tema debemos comenzar con la definicion de relación interespecífica; que es la que tiene lugar en una comunidad entre individuos de especies diferentes, dentro de un ecosistema.

Estas relaciones son fundamentales para el equilibrio de las comunidades y en algunos casos pueden ser vitales para la supervivencia de los organismos. A continuacion veremos como se organiza una comunidad para luego entender la forma en que se relacionan todas sus partes.

Reflexiona sobre la importancia de los niveles tróficos de una comunidad

La estructura trofica es lo que comunmente se conoce como cadena alimenticia. Las especies intercambian energia a traves de la alimentacion, por medio de una red de relaciones conformada por los siguientes niveles:

Productores. Plantas y algas que transforman la energía solar en alimento a traves de la fotosintesis. Se les llama tambien autótrofos.

Consumidores. Son los organismos que se alimentan de otros seres vivos (heterótrofos). Pueden ser herbivoros o carnivoros.

Desintegradores. Microorganismos como hongos, bacterias o acaros que se encargan de degradar la materia organica y los restos de los organismos que mueren.

Recordemos que en los ecosistemas todo esta relacionado: factores como la luz, la cantidad de agua, el tipo de suelo o el clima pueden ser determinantes para la organizacion de una comunidad. Por ejemplo, es probable que los organismos se agrupen mas donde hay fuentes acuiferas que donde no las hay, o que según la abundancia y el tipo de plantas habra distintas especies de animales. La variedad y el tipo de especies que forman una comunidad tambien estan relacionados con el tamano del area donde habitan, con la estabilidad del clima y la historia de la zona, entre otros aspectos.

Niveles de organización

Para facilitar el estudio de la naturaleza, se identifican diversos niveles en ella, pero hay que tener presente que solo existen para poder analizar por separado elementos que se encuentran interactuando.

Al hablar de ecosistema o sistema ecológico nos referimos a un conjunto de organismos que generan una dinamica entre si y con las condiciones que los rodean, generando un sistema donde la energia y la materia fluyen en un ciclo continuo.

Dicho sistema puede observarse en el grupo total de organismos que habitan la Tierra (biosfera), dentro de una region especifica o en areas mas pequenas. En cada ecosistema es posible encontrar los siguientes niveles de organizacion:

Organismo individual. Es un ser vivo, animal o vegetal, unicoen cuanto a su informacion genetica y con caracteristicas que lo definen y que establecen la forma en que se relacionara con el resto de factores, animados o inanimados. Es visto como la unidad minima de estudio en los sistemas naturales.

Población. Se entiende como un grupo de organismos que coexisten en un mismo lugar y tiempo, y que interactúan constantemente para tener mejores oportunidades de supervivencia.

Gremios. Son conjuntos de poblaciones que coinciden en la forma de alimentarse o en la manera en que utilizan los recursos del ecosistema, aun cuando sean de diferentes especies.

Comunidades. Estan formadas por varias poblaciones que viven en la misma zona y al mismo tiempo. Tambien se les conoce como biocenosis.

Biomas. Son ecosistemas complejos, ubicados en regiones específicas del planeta.

Tienen caracteristicas particulares en cuanto a clima, tipo de suelo, flora y fauna.

Distinguir estos diferentes niveles permite realizar estudios mas precisos, ya que cada estrato ofrece información distinta, segun lo que se este analizando. No hay que perder de vista que estas divisiones son artificiales y que cada organismo influye en el resto, aunque sea de manera imperceptible; asi, los factores bioticos y abioticos del planeta entero estan interactuando todo el tiempo.

Construye cadenas y redes alimenticias (flujo de energía)

Todas las moleculas organicas que forman los tejidos de los organismos vivos contienen energia potencial elevada. La produccion de materia organica a partir de la inorganica comprende una ganancia de energia potencial, en tanto que su descomposicion incluye una liberacion de energia. Asi, en una comunidad, tenemos basicamente dos tipos de organismos: productores y consumidores. Los productores (plantas verdes, algas y bacterias fotosinteticas) cumplen la funcion de formar moleculas organicas de energia potencial elevada para su organismo, a partir de la materia inerte de baja energia del medio: dioxido de carbono, agua y unos cuantos compuestos disueltos de nitrogeno, fosforo y otros elementos. Esta conversion es posible por la energia luminosa que absorbe la clorofila. Por su parte, todos los consumidores, saprofitos y desintegradores de detritos (materia muerta) toman de los productores la energía que necesitan para moverse y para otras funciones corporales, como comer y descomponer materia organica.

 Productores

Son plantas verdes que aprovechan la energia de la luz para elaborar azucar (glucosa, energia quimica almacenada) a partir de dioxido de carbono y agua. Esto lo realizan a traves de la fotosíntesis, proceso en el que se libera oxigeno como subproducto. La siguiente ecuacion expresa las reacciones que ocurren en la fotosintesis.

La clorofila que contienen las celulas de las plantas absorbe la energia del Sol para extraer atomos de hidrogeno de las moleculas de agua (H2O), que se unen a atomos de carbono tomados del dioxido de carbono y se enlazan en una cadena para empezar a formar moleculas de glucosa.

Como puedes ver en la ecuacion, ademas de la glucosa, la fotosintesis produce moleculas de oxigeno, que se liberan al aire y que los organismos aerobicos podrán utilizar para la respiracion. La glucosa les permite a las plantas elaborar biomoléculas como proteinas o polisacaridos, que a su vez son los componentes de tallos, hojas, raices, flores y frutos. Ademas, la glucosa tambien proporciona energia a la planta, ya sea que la utilice de inmediato o que la almacene en reservas de almidon.

Consumidores y otros heterótrofos

A diferencia de las plantas y las algas, que son los principales organismos autotrofos del planeta, el resto de los organismos son incapaces de producir su propio alimento, asi que practicamente todos dependen de la fotosintesis que realizan las plantas.

Los consumidores obtienen la energia que necesitan al alimentarse de plantas o de otros animales. Esta energia les permite moverse y realizar diferentes funciones metabolicas: bombeo de sangre, crecimiento, mantenimiento, restauracion del cuerpo, etc.

Los alimentos que llegan a nuestro estomago e intestino (almidones, grasas, proteinas) se convierten en moleculas mas simples que llegan a todas las celulas a traves de la sangre. La energia se libera en las células a traves de la respiración celular, que es el proceso inverso a la fotosíntesis y que se describe en la siguiente ecuacion:

 La respiracion celular produce dioxido de carbono y agua, que son los elementos que las plantas transforman en la fotosíntesis gracias a la luz del Sol.

Los estomas son orificios diminutos que estan localizados en la superficie de las hojas y permiten la entrada de dioxido de carbono y la salida del oxigeno en la planta. Ademas, la mayor parte de la transpiracion se hace por los estomas, siendo estos un mecanismo de regulacion o adaptacion.

En la mayoria de las plantas, los estomas estan ubicados principalmente en la epidermis inferior o enves de la hoja, esto con el fin de reducir la perdida de agua por evaporacion e impedir ser obstruidos por el polvo o los insectos.

Saprofitos y desintegradores

Los desintegradores se alimentan de detritos –por lo que tambien se les llama detritivoros–, que consisten principalmente en hojas secas, la parte leñosa de las plantas y los desechos fecales de los animales. La celulosa no la pueden aprovechar la mayoria de los consumidores, pero los desintegradores son los organismos que la asimilan. Las termitas y otros saprofitos digieren el material leñoso gracias a que tienen microorganismos desintegradores en su sistema digestivo.

Casi todos los desintegradores realizan la respiración celular. Asi, los detritos se descomponen en dioxido de carbono, agua y nutrientes minerales. Del mismo modo, se libera calor; por eso pareciera que las pilas de abono o estiercol desprenden “vapor” en los dias frios.

Algunos desintegradores, como ciertas bacterias y levaduras, llevan a cabo una forma de respiracion celular que se llama fermentación, la cual consiste en una oxidación parcial de la glucosa, en ausencia de oxigeno. La fermentación genera alcohol etilico, gas metano y acido acetico.

Transformación y conservación de la energía

La ley de la conservación de la energía o primera ley de la termodinámica establece que la energía de un sistema no se crea ni se destruye, sino que solo se transforma. La prueba de que los seres vivos transforman la energia se aprecia en la capacidad para generar calor y la capacidad de movimiento, actividades que son posibles debido a la transformacion de la energia química –contenida en las moleculas de los alimentos– en energia mecanica.

Sin embargo, aunque no haya movimiento o generación de calor, en nuestro organismo se realizan varias funciones que necesitan de esta transformación de energia; probablemente las mas complicadas sean las que realiza el sistema nervioso porque es el encargado de los procesos mentales.

La transformacion de energia se manifiesta tambien en la renovacion de las moleculas que nos constituyen. Estos cambios dificilmente los notamos –en nosotros o en el resto de los seres vivos–, pero estan ahi presentes, incluso en las neuronas, de las cuales antes se consideraba que se mantenian intactas toda la vida.

Fuentes de energía

La gran fuente de energia de la que dependemos todos los seres vivos es el Sol; las plantas toman una pequena parte de la energia luminosa que llega del Sol a la Tierra y la transforman en la energia quimica de diferentes sustancias. Esta situacion convierte entonces a los vegetales en los organismos mas importantes e imprescindibles en el camino de la utilización de la energia solar, como transformadores de la energia luminosa en energia de enlaces quimicos, fundamentalmente de la glucosa. Ademas, las plantas tambien pueden elaborar a partir de la glucosa otros azucares, asi como grasas y proteinas, o al menos los componentes de estas: los aminoacidos. Por otra parte, al mismo tiempo que las plantas nos ofrecen la energía del Sol ya transformada en energia que podemos aprovechar, la de los enlaces de la glucosa y otras sustancias nos proporciona simultáneamente materiales que tambien nos sirven para esa constante renovacion de las moleculas. Las plantas, asimismo, producen constantemente el oxigeno indispensable para la vida.

Una vez transformada la energia solar en la de los enlaces de los azucares y otras sustancias, son los animales los que la aprovechan. En ellos, el proceso es un tanto al contrario; ahora se trata de convertir esa energia de los enlaces de las moleculas, proveniente de la luz del Sol, en otra que puedan aprovechar sus celulas y tejidos a fin de funcionar. Lo que hacen los animales es transformar de nuevo la energia de los enlaces quimicos de los azucares y otras sustancias, en una forma de energia directamente aprovechable por distintos sistemas.

Para ello realizan, vista de manera general, la reaccion inversa a la que realizaron las plantas: la respiracion celular. En dicho proceso, las celulas deben convertir esa energía en otra forma directamente aprovechable por la fibra muscular, y para eso se utiliza una sustancia llamada adp (adenosin difosfato), que en su estructura contiene dos fosfatos. Esta molecula se puede convertir en atp (adenosin trifosfato), que tiene tres fosfatos, como resultado de la respiracion celular. Si ahora agregamos atp a una fibra muscular, esta se contrae, pero al mismo tiempo rompe el enlace que se habia formado y queda nuevamente el adp y un fosfato libre. Cuando el fosfato se libera del atp, se genera la energia necesaria para muchas de las reacciones del metabolismo. Esta reaccion que tiene lugar durante la contraccion de las fibras musculares ocurre en muchos otros procesos que requieren energia. El combustible “universal” de las transformaciones de energia en los seres vivos es el atp, y se puede utilizar para muchisimos procesos.

  

Desarrolla competencias. Actividad grupal.

Reunidos en equipos, cumplan con las siguientes instrucciones.

1.    Observen una comunidad biológica cercana al lugar donde viven. Identifiquen y mencionen al menos cinco poblaciones animales y cinco vegetales existentes en dicha comunidad.

2.    Hagan una lista de veinte alimentos procesados. Basándose en la información nutrimental contenida en la etiqueta, ordénenlos de acuerdo a su aporte energético (calórico).