1. ECOLOGÍA Y MEDIO
AMBIENTE

3. ECOLOGÍA Y MEDIO
AMBIENTE
SEXTO TRIMESTRE
COMPILADOR:
Biol. Hilda Diana Sánchez
Juárez.
Xalapa de Enríquez, Ver., Abril de 2010.
I

4. ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE
ÍNDICE
Unidad 1. Introducción a la Ecología................................................................................. 1
1.1.
Antecedentes históricos de la Ecología. ........................................................ 1
1.2. Relación de la Ecología con otras Ciencias......................................................... 7
1.3. Divisiones de la Ecología.......................................................................................... 9
1.4. Métodos, técnicas y herramientas de estudio de la Ecología. .................... 11
EJERCICIOS UNIDAD 1. Introducción a la Ecología. .......................................... 12
Unidad 2. El Ecosistema...................................................................................................... 14
2.1. Generalidades del ecosistema.............................................................................. 14
2.2. Componentes del ecosistema............................................................................... 16
2.3. Componentes estructurales del ecosistema. ................................................... 16
2.3.1. Factores Abióticos............................................................................................. 16
2.4. Componentes funcionales del ecosistema........................................................ 22
2.4.1. FACTORES BIÓTICOS ...................................................................................... 22
2.4.2. NIVELES TRÓFICOS EN LOS ECOSISTEMAS (CADENAS DE
ALIMENTOS).................................................................................................................... 24
2.4.3. Papel de los Organismos ................................................................................ 27
2.4.4. NIVELES DE ORGANIZACIÓN EN ECOLOGÍA ........................................... 30
2.4.5. RELACIONES INTRAESPECÍFICAS ............................................................... 31
2.4.6. RELACIONES INTERESPECÍFICAS................................................................ 32
2.4.7 PIRÁMIDE DE ENERGÍA .................................................................................... 34
EJERCICIOS Unidad 2. El Ecosistema ..................................................................... 36
Unidad 3. La comunidad biótica. ...................................................................................... 38
3.1. Estructura de la comunidad biótica. ................................................................... 38
3.2. Dinámica de poblaciones. ...................................................................................... 41
3.2.1. Crecimiento......................................................................................................... 44
3.3. Biomas......................................................................................................................... 45
3.3.1. Distribución según la latitud.......................................................................... 46
II

5. 3.4. Biosfera. ...................................................................................................................... 52
EJERCICIOS Unidad 3. La comunidad biótica ....................................................... 53
Unidad 4. Impacto Ambiental............................................................................................ 55
4.1. Recursos Naturales.................................................................................................. 55
4.2. Explotación y Manejo. ............................................................................................. 58
4.2.1. Explotación extractiva ..................................................................................... 60
4.2.2. Explotación y manejo conservacionista de los recursos....................... 61
4.3. Contaminación ambiental. ..................................................................................... 63
4.4. Impacto ambiental................................................................................................... 68
4.4.1. EFECTOS DE LA RADIACTIVIDAD ................................................................ 69
4.4.2. CAMBIOS CLIMÁTICOS POR LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL ......... 69
4.4.3. DESTRUCCIÓN DEL OZONO .......................................................................... 71
4.5. CONTAMINACIÓN AMBIENTAL INDUSTRIAL .................................................... 72
4.6. CONTAMINACIÓN AMBIENTAL URBANA ............................................................ 72
4.7. Desarrollo Sustentable............................................................................................ 73
4.8. La educación ambiental .......................................................................................... 75
4.8.1. Realidades y perspectivas .............................................................................. 75
4.8.2. Objetivos de la educación ambiental formal ............................................ 78
4.9. Salud ambiental........................................................................................................ 79
4.9.1. Definición de Salud Ambiental ...................................................................... 79
4.9.2. El problema interdisciplinario de salud y ambiente................................ 81
4.9.3. Salud ambiental en el desarrollo sustentable: riesgo transicional .... 81
4.9.4. Estrategia de atención a la salud ambiental: saneamiento básico y
calidad ambiental. ......................................................................................................... 82
4.9.5. Percepción de la salud ambiental en el desarrollo sustentable.......... 83
Ejercicios unidad 4. Impacto ambiental ................................................................. 83
Referencias.............................................................................................................................. 85
III

7. Unidad 1. I ntroducción a la Ecología
1.1. Antecedentes históricos de la Ecología.
La ecología es una rama de la biología y, por lo mismo, sus
antecedentes se remontan al origen de esta ciencia.
El hombre desde sus orígenes, ha estado en permanente relación con
el medio ambiente; es por ello, que siempre se ha visto en la necesidad
de tener un conocimiento preciso de su medio, de las fuerzas de la
naturaleza, de las plantas y los animales que lo rodean. Aunque esta
necesidad siempre ha persistido, los conocimientos metodizados sobre el
medio natural han tenido un desarrollo poco uniforme.
Hacia el año 400 A.C., Hipócrates, padre de la medicina, escribió
Corpus hippocratiom, el libro más antiguo que se conoce sobre
medicina, en el cual ya se involucran conocimientos biológicos.
Asimismo, Hipócrates y sus colegas hicieron uso de diversos tipos de
plantas medicinales. También asociaron a los diversos estados de salud
del hombre con los cuatro elementos esenciales de la materia,
propuestos desde muchos años atrás: tierra, aire, fuego y agua; es
decir, ya se perfilaba la conciencia de la relación entre el hombre y su
ambiente.
En el año 384 A.C. nació Aristóteles, quien fuera discípulo de Platón y
el primer gran incursionista de la biología. Escribió obras relativas a la
historia, vida y fisiología de los animales. Hizo especial énfasis en la
reproducción, alimentación, comportamiento, etc., de algunos peces y el
tiburón. También estudió los hábitos y la biología de algunas especies de
cefalópodos (pulpos) y de mamíferos como ballenas, marsopas y
delfines. Complementariamente, incursionó en forma anticipada en la
etología (comportamiento de los animales), al hacer observaciones
detalladas sobre el comportamiento de las abejas.
Los conceptos de Aristóteles sobre la vida y la naturaleza lo llevaron
a establecer relaciones entre los organismos, así como entre éstos y el
medio.
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8. Otro gran estudioso que ahora reconoceríamos como biólogo botánico
fue Teofrasto, quien nació en el año 380 A.C.; fue alumno de Platón y
Aristóteles. Escribió el libre Historia de las Plantas, en el cual se
describen los conocimientos populares sobre las plantas comunes que
había en esa época. También estudió diversos aspectos reproductivos y
fisiológicos de algunas monocotiledóneas y dicotiledóneas.
Después de Teofrasto vinieron Herófilo, Dioscórides, Plinio y Galeno, que
incursionaron en diversas áreas de la biología y la medicina, y de los
cuales se han recopilado diversas obras escritas.
Posteriormente, cuando decayó la cultura grecorromana, se inició en un
período aproximado de 1400 años, conocido como la época del
oscurantismo (200 años A.C. a 1200 D.C.). En este lapso el saber
decreció en todas las áreas. Después de este período, los conocimientos
biológicos tomaron nuevos bríos. Apareció el naturalismo del siglo XIV,
representado por grandes viajeros y narradores que descubrieron y
describieron lugares y organismos nunca antes vistos por los europeos.
Algunos de estos viajeros fueron Marco Polo, Vasco de Gama y Cristóbal
Colón. La belleza de la naturaleza también y se vio reflejada en el arte
de Botticelli y Leonardo Da Vinci.
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9. Consecuentemente aparecieron científicos precursores de la zoología
(parte de las ciencias naturales que estudia los animales), la
entomología (parte de la zoología que se dedica al estudio de los
insectos), la taxonomía (parte de la historia natural que trata de la
clasificación de los seres), la embriología (estudia el desarrollo
embrionario de los organismos), etc.
En 1560 y 1600, los conocimientos biológicos se empezaron a conformar
como ciencia moderna. Los impulsores de este acontecimiento fueron
Francis Bacon, M. Mersenne, Pedro Gassendi y René Descartes, quienes
introdujeron conceptos de filosofía y análisis en los fenómenos de la
naturaleza; de esta forma surgió el método científico.
En 1800, Georges Couvier publicó un trabajo relativo a la evolución de
los elefantes y en su teoría declaró que hay una relación directa entre la
función de un órgano y el modo de vida de los animales; a este hecho lo
llamó Principio de Correlación. Fue el precursor de los estudios
científicos sobre los organismos ya extintos y fosilizados.
Sin embargo, Couvier opinaba que las especies siempre habían sido fijas
e inalterables y que los fósiles existían debido a que en algunos
momentos de la historia de la Tierra hubo grandes catástrofes que
determinaron la desaparición de enormes cantidades de organismos,
cuyos restos se preservaron a lo largo del tiempo. No creía en la
aparición de nuevas especies. El conocimiento estaba en el umbral de la
aparición conceptual de la ecología, momento oportuno para relacionar
la evolución de los organismos con los cambios del ambiente.
Entre 1800 y 1830, la geología tuvo un repunte extraordinario; ligada a
la biología, dio origen al surgimiento de la paleobiología científica.
Las publicaciones de los grandes viajeros naturalistas, como Hooker, J.
Müller, Maury, Nares, Humboldt y Darwin, entre otros, sentaron las
bases de la biogeografía, es decir, de la distribución de los diferentes
tipos de organismos en los diversos rincones terrestres y acuáticos del
planeta; por lo tanto, ya se advierte una conciencia específica producto
de la observación, de la relación entre los tipos de ambientes y la
distribución de las especies animales y vegetales.
El ordenamiento científico de los conceptos ecológicos para llegar a la
definición de ecología se dio entre 1800 y 1900; es decir, a la ecología
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10. se le reconoce como ciencia hasta hace poco menos de 200 años. Así
fue como en 1809, el evolucionista Lamarck hizo clara alusión a la
relación entre la adaptación de los organismos y los cambios del medio.
En 1811, St. George Jackson acuño el término hexicología y lo definió
como el estudio de las relaciones existentes entre los organismos y su
ambiente, considerando la naturaleza de la localidad que habitan, la
temperatura e iluminación y sus relaciones con otros organismos como
enemigos, rivales o benefactores accidentales o involuntarios.
Alrededor de 1838, Charles Darwin, Thomas Malthus y Alfred R. Wallace
concibieron los mecanismos de distribución de las especies afines y de la
selección natural, en los cuales claramente incluirían aspectos
relacionados con los organismos, el medio y la supervivencia.
En 1859, Isidoro Geoffroy St. Hilaire propuso el término etología para el
estudio de las relaciones de los organismos dentro de la familia y la
sociedad, en su conjunto y en la comunidad; no obstante, fue Henry
Thoreau quién acuño el término ecología. Aunque hay algunas
discrepancias al respecto, se acepta que Ernst Haeckel fue el iniciador
de los estudios formales de las relaciones entre los seres vivos y su
medio, además de utilizar este término integralmente para señalar las
relaciones entre los organismos y su medio (1886).
En un principio, Haeckel entendía por ecología a la ciencia que
estudia las relaciones de los seres vivos con su ambiente, pero más
tarde amplió esta definición al estudio de las características del medio,
que también incluye el transporte de materia y energía y su
transformación por las comunidades biológicas.
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11. 1
Ernst Heinrich P hilipp A ugust Hae ckel (* Potsdam, 16 de febrero 1834 ­ Jena, 9 de agosto de 1919) fue
un biólogo y filósofo alemán que popularizó el trabajo de Charles Darwin en Alemania, creando nuevos
términos como "phylum" y "ecología."
La gran influencia de Ernest Haeckel en sus días, mucho mayor que
la de Mivart o St. Hilaire, explica la poca aceptación de los términos
etología y hexicología y la adopción común del término ecología de
Haeckel. Como es sabido, el término etología de St. Hilaire se ha
convertido posteriormente en sinónimo de estudio del comportamiento
animal.
La definición de Haeckel, que implica el concepto de interrelaciones
entre los organismos y el ambiente, ha sido objeto de interpretaciones
algo distintas y quizá más profundas desde 1900. Por ejemplo, el
ecólogo inglés Charles Elton definió la ecología como la «historia
natural científica» que se ocupa de la «sociología y economía de
los animales». Un norteamericano especialista en ecología vegetal,
Frederick Clements, consideraba que la ecología era «la ciencia de la
comunidad», y el ecólogo norteamericano contemporáneo Eugene
Odum la ha definido, quizá demasiado ampliamente, como «el estudio
de la estructura y función de la naturaleza» .
Independientemente de dar una definición precisa, la esencia de la
ecología se encuentra en la infinidad de mecanismos abióticos y bióticos
e interrelaciones implicadas en el movimiento de energía y nutrientes,
que regulan la estructura y la dinámica de la población y de la
comunidad. Como muchos de los campos de la biología contemporánea,
la ecología es multidisciplinaria y su campo es casi ilimitado. Este punto
ha sido claramente expresado por el ecólogo inglés A. Macfadyen:
La ecología se ocupa de las interrelaciones que existen entre los
organismos vivos, vegetales o animales, y sus ambientes, y éstos se
estudian con la idea de descubrir los principios que regulan estas
relaciones. El que tales principios existen es una suposición básica ­y un
dogma­ para el ecólogo. Su campo de investigación abarca todos los
aspectos vitales de las plantas y animales que están bajo observación,
su posición sistemática, sus reacciones frente al ambiente y entre sí y la
naturaleza física y química de su contorno inanimado. Debe admitirse
que el ecólogo tiene algo de vagabundo reconocido; vaga errabundo por
los cotos propios del botánico y del zoólogo, del taxónomo, del fisiólogo,
del etólogo, del meteorólogo, del geólogo, del físico, del químico y hasta
del sociólogo. Invade esos terrenos y los de otras disciplinas
establecidas y respetadas. El poner límite a sus divagaciones es
realmente uno de los principales problemas del ecólogo y debe
resolverlo por su propio interés.
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12. Sin embargo, recuérdese que la ecología como ciencia no tiene más
de 200 años; de hecho fue a partir de 1930 que, por primera vez se
estructuró la ecología general para abarcar el estudio de todos los
organismos vivos interaccionando entre sí con su medio. Éste es el
motivo por el cual su conocimiento metódico no ha sido lo
suficientemente difundido y popularizado. Incluso, en muchas ocasiones,
su terminología ha sido mal empleada para explicar un evento
ecológico; por ejemplo, hay artículos periodísticos en los cuales se habla
de que “se va a acabar la ecología” o “hay que recuperar a la ecología”,
etc. De la misma manera, se ha utilizado en algunas actividades y
declaraciones ecologistas hechas por personas que hacen actividad
política y que toman como base de sus preceptos algunos principios
ecológicos.
Cabe mencionar que un ecólogo es aquel que estudia y reconoce las
relaciones entre los organismos y su medio, y que es la persona que
estudia científicamente la ecología. Sin embargo no se puede dejar de
mencionar la existencia de ecologistas (que se dedican a la política
ecológica ambiental) y naturalistas o ambientalistas que, en general,
son amantes y protectores empíricos de la naturaleza.
Las corrientes ecologistas y ambientalistas actuales han sido
particularmente importantes y dignas de llamar la atención; de hecho
han contribuido eficazmente a incrementar la cultura ambiental en todo
el mundo.
Cualquier profesión, disciplina u ocupación relacionada con la
ecología es buena y, en general, es provechosa para conservar y/o
explorar racionalmente los recursos naturales. No obstante, es necesario
no mezclar las actividades para que ninguna de ellas caiga en demérito
popular o científico.
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13. 1.2. Relación de la Ecología con otras Ciencias.
La relación entre los organismos y el ambiente se remonta a más
de 3500 millones de años, cuando los primeros organismos vivos
hicieron su aparición sobre la Tierra. A partir de este momento empezó
la interacción de éstos con el medio, en su lucha por la existencia.
Posteriormente nuestro planeta se fue poblando con formas de
vida muy diversas, creándose complejas redes de actividades biológicas
y fisiológicas en las cuales hubo flujo de energía procedente del Sol;
ésta era transformada por las plantas en energía química y transferida a
los animales.
Con el paso del tiempo y con el cúmulo de conocimientos acerca
de estas interacciones biológicas, surge la ecología. En su evolución, ha
llegado a constituirse en una ciencia importante que ha desarrollado una
amplia relación con otras ciencias y disciplinas. De hecho, la ecología
está clasificada dentro de las ciencias naturales, pues se limita al estudio
de los microorganismos, las plantas y los animales (incluido el ser
humano) y sus relaciones con el medio en que viven.
Desde el punto de vista científico, la ecología estudia las
relaciones que existen entre los organismos o grupos de organismos y
su medio, esto es, describe como está formada la naturaleza y cómo
funciona.
Complementariamente, el medio o el ambiente es todo aquel lugar
en donde existen y coexisten los seres vivos. Es el suelo, el subsuelo, el
agua, el aire, la flora, la fauna, etc.; es decir, es el conjunto de
elementos biológicos, químicos y físicos que integran la biosfera.
En el medio ambiente, el hombre coexiste con los demás
organismos. El ambiente es el escenario de la vida humana y de sus
actividades biológicas, sociales, económicas e industriales; es la fuente
de sus alimentos, sus materias primas y sus recursos naturales en
general.
Poco antes de que Haeckel pusiera en circulación la palabra
ecología y en que ésta se desarrollara como ciencia de manera
independiente, ya se había llegado a la conciencia plena de que la
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14. distribución de las especies afines obedecía a las características del
clima, suelo, agua, humedad, etc. Ya había nacido la biología, la
fisiología, la paleobiología y la oceanología. Sólo faltaba interrelacionar
científicamente a las especies entre sí y con el ambiente. Con todo este
acervo científico como antecedente, nació la ecología como una ciencia
integradora de muchas disciplinas y de otras ciencias, con lo cual se
pudo explicar claramente cómo es que los organismos viven en
diferentes hábitats del planeta, su distribución y entre otras cosas su
abundancia. Así pues, los seres de la naturaleza no viven aislados sino
que están estrecha e indiscutiblemente relacionados con el medio biótico
y abiótico que los rodea, intercambiando materia y energía.
En este interactuar, los organismos nacen, crecen, se relacionan,
se reproducen y mueren. Por lo mismo, además de recurrir a las
ciencias biológicas básicas, la ecología requiere de disciplinas y ciencias
auxiliares que expliquen estos fundamentos propios de los seres vivos.
Bajo esta perspectiva, la visión de la ecología respecto a la naturaleza
tiene un nuevo enfoque de análisis y de síntesis. Hacia la ecología se
enfocan conceptos biológicos básicos que, en conjunto, generan un
nuevo concepto biológico integrador que explica los eventos de la
naturaleza, cómo está formada y como funciona.
Así, por ejemplo, la Ecología utiliza a la Física porque todos los
procesos bióticos tienen que ver con la transferencia de energía, desde
los productores, que aprovechan la energía lumínica para producir
compuestos orgánicos complejos, hasta las bacterias, que obtienen
energía química mediante la desintegración de las estructuras
moleculares de otros organismos.
La Química se usa en Ecología porque todos los procesos
metabólicos y fisiológicos de los biosistemas dependen de reacciones
químicas. Además, los seres vivientes hacen uso de las substancias
químicas que se encuentran en el entorno.
La Ecología se relaciona con la Geología porque la estructura de
los biomas depende de la estructura geológica del ambiente. Los seres
vivientes también pueden modificar la geología de una región.
Para la Ecología la Geografía es una disciplina muy importante a
causa de la distribución específica de los seres vivientes sobre la Tierra.
Las matemáticas son imprescindibles para la Ecología, por ejemplo
para el cálculo, la estadística, las proyecciones y extrapolaciones cuando
los Ecólogos tratan con información específica acerca del número y la
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15. distribución de las especies, la evaluación de la biomasa, el crecimiento
demográfico, la extensión de las comunidades y la biodiversidad, y para
cuantificar las presiones del entorno en un bioma dado.
La Climatología y la Meteorología son disciplinas significativas que
ayudan a los Ecólogos a entender cómo las variaciones en las
condiciones del clima en una región dada influyen en la biodiversidad. La
Climatología y la Meteorología ayudan a los Ecólogos para saber cómo
los cambios regionales o globales del clima aumentan o reducen las
probabilidades de supervivencia de los individuos, las poblaciones y las
comunidades en una región dada, y para relacionar el clima regional con
la distribución de los organismos sobre el planeta.
La ética promueve los valores contenidos en el ambientalismo
científico.
La ecología es una ciencia integradora porque relaciona a la
mayoría de las disciplinas del saber, de las que toma materiales y
conocimientos para elaborar teorías propias mediante modelos muchas
veces matemáticos, e interdisciplinaria porque es abordada por
profesionistas de muy diversas corrientes que han permitido una
conceptualización global. Sin estas aportaciones multi e
interdisciplinarias, la ecología no podría funcionar como ciencia aislada,
pues para estudiar las relaciones que existen entre los organismos o
grupos de organismos y su medio, forzosamente se requiere estudiar a
ambos y a dichas relaciones, y para ello es necesario la acción conjunta
de la climatología, la edafología, la biología, la zoología, la botánica, la
fisiología, la nutrición, la estadística, la bioquímica, la taxonomía, la
citología, la histología, etc., y muy especialmente, de aquellas ciencias
que se asocian con el estudio de los niveles de organización de la
ecología, que son las ciencias y disciplinas auxiliares.
1.3. Divisiones de la Ecología.
Como disciplina científica en donde intervienen diferentes
caracteres la ecología no puede dictar qué es "bueno" o "malo". Aún así,
se puede considerar que el mantenimiento de la biodiversidad y sus
objetivos relacionados han provisto la base científica para expresar los
objetivos del ecologismo y, así mismo, le ha provisto la metodología y
terminología para expresar los problemas ambientales.
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16. La economía y la ecología comparten formalismo en muchas de
sus áreas; algunas herramientas utilizadas en esta disciplina, como
tablas de vida y teoría de juegos, tuvieron su origen en la economía. La
disciplina que integra ambas ciencias es la economía ecológica.
La ecología microbiana es la rama de la ecología que estudia a los
microorganismos en su ambiente natural, los cuales mantienen una
actividad continua imprescindible para la vida en la Tierra. En los
últimos años se han logrado numerosos avances en esta disciplina con
las técnicas disponibles de biología molecular.
Los mecanismos que mantienen la diversidad microbiana de la
biosfera son la base de la dinámica de los ecosistemas terrestres,
acuáticos y aéreos. Es decir, la base de la existencia de las selvas y de
los sistemas agrícolas, entre otros. Por otra parte, la diversidad
microbiana del suelo es la causa de la fertilidad del mismo.
Biogeografía: es la ciencia que estudia la distribución de los seres
vivos sobre la Tierra, así como los procesos que la han originado, que la
modifican y que la pueden hacer desaparecer. Es una ciencia
interdisciplinaria, de manera que aunque formalmente es una rama de
la Geografía, recibiendo parte de sus fundamentos de especialidades
como la Climatología y otras Ciencias de la Tierra, es a la vez parte de la
Biología. La superficie de la Tierra no es uniforme, ni en toda ella existen
las mismas características. El espacio isotrópico que utilizan, o suponen,
los esquemas teóricos de localización es tan solo una construcción
matemática del espacio.
La ecología matemática se dedica a la aplicación de los teoremas y
métodos matemáticos a los problemas de la relación de los seres vivos
con su medio y es, por tanto, una rama de la biología. Esta disciplina
provee de la base formal para la enunciación de gran parte de la
ecología teórica.
La Ecología urbana es una disciplina cuyo objeto de estudio son las
interrelaciones entre los habitantes de una aglomeración urbana y sus
múltiples interacciones con el ambiente.
La ecología de la recreación es el estudio científico de las
relaciones ecológicas entre el ser humano y la naturaleza dentro de un
contexto recreativo. Los estudios preliminares se centraron
principalmente en los impactos de los visitantes en áreas naturales.
Mientras que los primeros estudios sobre impactos humanos datan de
finales de la década de los 20, no fue sino hasta los 70s que se reunió
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17. una importante cantidad de material documental sobre ecología de la
recreación, época en la cual algunos países sufrieron un exceso de
visitantes en áreas naturales, lo que ocasionó desequilibrios dentro de
procesos ecológicos en dichas zonas. A pesar de su importancia para el
turismo sostenible y para el manejo de áreas protegidas, la
investigación en este campo ha sido escasa, dispersa y relativamente
desarticulada, especialmente en países biodiversos.
La ecología del paisaje es una disciplina a caballo entre la
geografía física orientada regionalmente y la biología. Estudia los
paisajes naturales prestando especial atención a los grupos humanos
como agentes transformadores de la dinámica físico­ecológica de éstos.
Ha recibido aportes tanto de la geografía física como de la biología, ya
que si bien la geografía aporta las visiones estructurales del paisaje (el
estudio de la estructura horizontal o del mosaico de subecosistemas que
conforman el paisaje), la biología nos aportará la visión funcional del
paisaje (las relaciones verticales de materia y energía). Este concepto
comienza en 1898, con el geógrafo, padre de la pedología rusa, Vasily
Vasilievich Dokuchaev y fue más tarde continuado por el geógrafo
alemán Carl Troll. Es una disciplina muy relacionada con otras áreas
como la Geoquímica, la Geobotánica, las Ciencias Forestales o la
Pedología.
La Ecología Regional es una disciplina que estudia los procesos
ecosistémicos como el flujo de energía, el ciclo de la materia o la
producción de gases de invernadero a escala de paisaje regional o
bioma. Considera que existen grandes regiones que funcionan como un
único ecosistema.
1.4. Métodos, técnicas y herramientas de estudio de la Ecología.
Los ecólogos tienen básicamente dos métodos de estudio:
1.
Autoecología , el estudio de especies individuales en sus
múltiples relaciones con el medio ambiente; y
2.
Sinecología , el estudio de comunidades, es decir medios
ambientes individuales y las relaciones entre las especies que viven allí.
Es conveniente aclarar que en Europa, especialmente en Francia,
el término ecología se restringe al estudio de los componentes no
vivientes mientras que se emplea el término de Biocenología (de bios
= vida y koinotes = comunidad) para el concepto que hemos dado
arriba de ecología.
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18. EJ ERCI CI OS UNI DAD 1. I ntroducción a la Ecología.
Defina el término ecología:
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_______________________________________________________________
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¿Quién introdujo el término ecología?
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_________________________________________________________
¿Por qué la Ecología se relaciona con la Ecología?
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¿Por qué la Ecología se relaciona con la Química?
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_______________________________________________________________
______________________________________________________
¿Qué estudia la ecología microbiana?
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¿Qué es la Biogeografía?
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19. ¿A qué se dedica la Ecología matemática?
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_______________________________________________________________
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¿A qué se refiere la autoecología?
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¿A qué se refiere la sinecología?
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20. Unidad 2. El Ecosistema
2.1. Generalidades del ecosistema.
Un principio central de la ecología es que cada organismo vivo
tiene una relación permanente y continua con todos los demás
elementos que componen su entorno. La suma total de la interacción de
los organismos vivos (la biocenosis) y su medio no viviente (biotopo) en
una zona que se denomina un ecosistema. Los estudios de los
ecosistemas por lo general se centran en la circulación de la energía y la
materia a través del sistema.
Casi todos los ecosistemas funcionan con energía del sol capturada
por los productores primarios a través de la fotosíntesis. Esta energía
fluye a través de la cadena alimentaria a los consumidores primarios
(herbívoros que comen y digieren las plantas), y los consumidores
secundarios y terciaria (ya sea omnívoros o carnívoros). La energía se
pierde a los organismos vivos cuando se utiliza por los organismos para
hacer el trabajo, o se pierde como calor residual.
La materia es incorporada a los organismos vivos por los
productores primarios. Las plantas fotosintetizadoras fijan el carbono a
partir del dióxido de carbono y del nitrógeno de la atmósfera o nitratos
presentes en el suelo para producir aminoácidos. Gran parte de los
contenidos de carbono y nitrógeno en los ecosistemas es creado por las
instalaciones de ese tipo, y luego se consume por los consumidores
secundarios y terciarios y se incorporan en sí mismos. Los nutrientes
son generalmente devueltos a los ecosistemas a través de la
descomposición. Todo el movimiento de los productos químicos en un
ecosistema que se denomina un ciclo biogeoquímico, e incluye el ciclo
del carbono y del nitrógeno.
Los ecosistemas de cualquier tamaño se pueden estudiar, por
ejemplo, una roca y la vida de las plantas que crecen en ella puede ser
considerada un ecosistema. Esta roca puede estar dentro de un llano,
con muchas de estas rocas, hierbas pequeñas, y animales que
pastorean ­ también un ecosistema­. Este puede ser simple en la
tundra, que también es un ecosistema (aunque una vez que son de este
tamaño, por lo general se denomina ecozonas o biomas). De hecho,
toda la superficie terrestre de la Tierra, toda la materia que lo compone,
el aire que está directamente encima de éste, y todos los organismos
vivos que viven dentro de ella pueden ser considerados como uno solo,
un gran ecosistema.
14

21. Los ecosistemas se pueden dividir en los ecosistemas terrestres
(incluidos los ecosistemas de bosques, estepas, sabanas, etc.) los
ecosistemas de agua dulce (lagos, estanques y ríos), y los ecosistemas
marinos, en función del biotopo dominante.
El Daintree Rainforest de Queensland, Australia es un ejemplo de una ecosistemas forestales .
Así como las poblaciones exhiben características que no están presentes
en los organismos individuales, los ecosistemas tienen atributos que no
muestran las poblaciones individuales que los componen. Todos los
ecosistemas son sistemas abiertos; dependen de la entrada de energía y
ellos mismos producen salidas de calor (energía). Los ecosistemas
dependen también de los ciclos biogeoquímicos, del agua y otros, para
obtener sus nutrientes, agua, etc., produciendo salida de nutrientes y de
agua. Además, en la mayoría de los ecosistemas están entrando y
saliendo: vegetales, animales y microorganismos.
A pesar de ser sistemas abiertos y dinámicos, los ecosistemas poseen
ciertas estructuras y funciones características, como son las
estratificaciones, las comunidades bióticas, los biomas y las sucesiones
ecológicas. Definamos brevemente estos términos:
·
·
Comunidades bióticas: Todas las poblaciones que interactúan en
un área determinada, constituyen una comunidad biótica.
Estratificación: Es una distribución en capas, o bien, una serie de
separaciones, que distribuye diferencialmente a los organismos
15

22. ·
que aparecen dentro de un ecosistema. Las estratificaciones
pueden describirse en términos de separación espacial entre los
organismos (estratificaciones vertical y horizontal), o bien, en
términos de separaciones en el tiempo (periodicidad).
Sucesión ecológica: El proceso dinámico mediante el cual los
ecosistemas modifican su orden para desarrollar una mayor
estabilidad, en el curso del tiempo.
2.2. Componentes del ecosistema.
Los Ecosistemas Naturales poseen 2 componentes, los
componentes
Estructurales
y
los
Funcionales.
Los Componentes Estructurales se reúnen con el término de Biotopo
(conjunto de todos los Elementos Abióticos como el aire, agua, suelo,
luz, temperatura, humedad), mientras que los componentes Funcionales
se reúnen con el nombre de Biocenosis (conjunto de todos los seres
Bióticos organizados en Poblaciones vegetales, animales, Comunidades
vegetales, animales interrelacionados entre sí y con los elementos
Físicos
o
factores
abióticos).
Entonces, los Elementos que forman un Ecosistema son todos los
Factores Abióticos, mientras que las Estructuras son todos los seres
vivos o Bióticos característicos de un determinado tipo de ecosistema.
2.3. Componentes estructurales del ecosistema.
2.3.1. Factores Abióticos
Todos los factores químico­físicos del ambiente son llamados
factores abióticos (de a, "sin", y bio, "vida). Los factores abióticos más
conspicuos son la precipitación y temperatura; todos sabemos que estos
factores varían grandemente de un lugar a otro, pero las variaciones
pueden ser aún mucho más importantes de lo que normalmente
reconocemos.
16

23. No es solamente un asunto de la precipitación total o la
temperatura promedio. Por ejemplo, en algunas regiones la precipitación
total promedio es de más o menos 100 cm por año que se distribuyen
uniformemente por el año. Esto crea un efecto ambiental muy diferente
al que se encuentra en otra región donde cae la misma cantidad de
precipitación pero solamente durante 6 meses por año, la estación de
lluvias, dejando a la otra mitad del año como la estación seca.
Igualmente, un lugar donde la temperatura promedio es de 20º C
y nunca alcanza el punto de congelamiento es muy diferente de otro
lugar con la misma temperatura promedio pero que tiene veranos
ardientes e inviernos muy fríos.
De hecho, la temperatura fría extrema –no temperatura de
congelamiento, congelamiento ligero o varias semanas de fuerte
congelamiento– es más significativa biológicamente que la temperatura
promedio. Aún más, cantidades y distribuciones diferentes de
precipitación pueden combinarse con diferentes patrones de
temperatura, lo que determina numerosas combinaciones para apenas
estos dos factores.
Pero también otros factores abióticos pueden estar involucrados,
incluyendo tipo y profundidad de suelo, disponibilidad de nutrientes
esenciales, viento, fuego, salinidad, luz, longitud del día, terreno y pH
(la medida de acidez o alcalinidad de suelos y aguas).
Resumiendo, podemos ver que los factores abióticos, que se
encuentran siempre presentes en diferentes intensidades, interactúan
unos con otros para crear una matriz de un número infinito de
condiciones ambientales diferentes.
LUZ (ENERGÍA RADIANTE)
Del total de la energía solar que llega en la Tierra (1.94 calorías por
centímetro cuadrado por minuto), casi 0.582 calorías son reflejadas
17

24. hacia el espacio por el polvo y las nubes de la atmósfera terrestre,
0.388 calorías son absorbidas por las capas atmosféricas, y 0.97 calorías
llegan a la superficie terrestre.
La luz es un factor abiótico esencial del ecosistema, dado que constituye
el suministro principal de energía para todos los organismos. La energía
luminosa es convertida por las plantas en energía química gracias al
proceso llamado fotosíntesis. Ésta energía química es encerrada en las
substancias orgánicas producidas por las plantas. Es inútil decir que sin
la luz, la vida no existiría sobre la Tierra.
Además de esta valiosa función, la luz regula los ritmos biológicos de la
mayor parte de la especies.
La luz visible no es la única forma de energía que nos llega desde el sol.
El sol nos envía varios tipos de energía, desde ondas de radio hasta
rayos gamma. La luz ultravioleta (UV) y la radiación infrarroja (calor) se
encuentran entre estas formas de radiación solar. Ambas, la luz UV y la
radiación Infrarroja son factores ecológicos muy valiosos.
Muchos insectos usan la luz ultravioleta (UV) para diferenciar una flor de
otra. Los humanos no podemos percibir la radiación UV. Actúa también
limitando algunas reacciones bioquímicas que podrían ser perniciosas
para los seres vivos, aniquilan patógenos, y pueden producir mutaciones
favorables en todas las formas de vida.
ENERGÍA TÉRMICA
El calor es útil para los organismos ectotérmicos, es decir, los
organismos que no están adaptados para regular su temperatura
corporal (por ejemplo, peces, anfibios y reptiles). Las plantas usan una
pequeña cantidad de energía térmica para realizar la fotosíntesis y se
adaptan para sobrevivir entre límites de temperatura mínimos y
máximos. Esto es válido para todos los organismos, desde los Archaea
hasta los Mamíferos. Aunque existen algunos microorganismos que
toleran excepcionalmente temperaturas extremas, aún ellos perecerían
si fueran retirados de esos rigurosos ambientes.
Cuando la radiación infrarroja proveniente del Sol penetra en la
atmósfera, el vapor de agua atmosférico absorbe y demora la salida de
18

25. las ondas del calor al espacio exterior; así, la energía permanece en la
atmósfera y la calienta (efecto invernadero).
Los océanos juegan un papel importante en la estabilidad del clima
terrestre. Sin los océanos nuestro planeta estaría excesivamente
caliente durante el día y congelado por la noche.
La diferencia de temperaturas entre diferentes masas de agua oceánica,
en combinación con los vientos y la rotación de la Tierra, crea las
corrientes marítimas. El desplazamiento de la energía en forma de calor,
o energía en transferencia, que es liberada desde los océanos, o que es
absorbida por las aguas oceánicas permite que ciertas zonas
atmosféricas frías se calienten, y que las regiones atmosféricas calientes
se refresquen.
ATMÓSFERA
La presencia de vida sobre nuestro planeta no sería posible sin nuestra
atmósfera actual. Muchos planetas en nuestro sistema solar tienen una
atmósfera, pero la estructura de la atmósfera terrestre es la ideal para
el origen y la perpetuación de la vida como la conocemos. Su
constitución hace que la atmósfera terrestre sea muy especial.
La atmósfera terrestre está formada por cuatro capas concéntricas
sobrepuestas que se extienden hasta 80 kilómetros. La divergencia en
sus temperaturas permite diferenciar estas capas.
La capa que se extiende sobre la superficie terrestre hasta cerca de 10
km. es llamada tropósfera. En esta capa la temperatura disminuye en
proporción inversa a la altura, eso quiere decir que a mayor altura la
temperatura será menor. La temperatura mínima al final de la
tropósfera es de ­50C.
La Tropósfera contiene las tres cuartas partes de todas las moléculas de
la atmósfera. Esta capa está en movimiento continuo, y casi todos los
fenómenos meteorológicos ocurren en ella.
Cada límite entre dos capas atmosféricas se llama pausa, y el prefijo
perteneciente a la capa más baja se coloca antes de la palabra "pausa".
Por este método, el límite entre la tropósfera y la capa más alta
inmediata (estratósfera) se llama tropopausa.
19

26. La siguiente capa es la Estratósfera, la cual se extiende desde los 10
km. y termina hasta los 50 km de altitud. Aquí, la temperatura aumenta
proporcionalmente a la altura; a mayor altura, mayor temperatura. En
el límite superior de la estratósfera, la temperatura alcanza casi 25 °C.
La causa de este aumento en la temperatura es la capa de ozono
(Ozonósfera).
El ozono absorbe la radiación Ultravioleta que rompe moléculas de
Oxígeno (O2) engendrando átomos libres de Oxígeno (O), los cuales se
conectan otra vez para construir Ozono (O3). En este tipo de reacciones
químicas, la transformación de energía luminosa en energía química
engendra calor que provoca un mayor movimiento molecular. Ésta es la
razón del aumento en la temperatura de la estratósfera.
La ozonósfera tiene una influencia sin par para la vida, dado que detiene
las emisiones solares que son mortales para todos los organismos. Si
nosotros nos imaginamos la capa de ozono como una pelota de fútbol,
veríamos el Agotamiento de la Capa de Ozono semejante a una
depresión profunda sobre la piel de la pelota, como si estuviese un poco
desinflada.
Por encima de la Estratósfera está la Mesósfera. La mesósfera se
extiende desde el límite de la estratósfera (Estratopausa) hasta los 80
km. hacia el espacio.
ELEMENTOS QUÍMICOS Y AGUA
Los organismos están constituidos por materia. De los 92 elementos
naturales conocidos, solamente 25 elementos forman parte de la
materia viviente. De estos 25 elementos, el Carbono, el Oxígeno, el
Hidrógeno y el Nitrógeno están presentes en el 96 % de las moléculas
de la vida. Los elementos restantes llegan a formar parte del 4 % de la
20

27. materia viva, siendo los más importantes el Fósforo, el Potasio, el Calcio
y el Azufre.
Las moléculas que contienen Carbono se denominan Compuestos
Orgánicos, por ejemplo el bióxido de carbono, el cual está formado por
un átomo de Carbono y dos átomos de Oxígeno (CO2). Las que carecen
de Carbono en su estructura, se denominan Compuestos Inorgánicos,
por ejemplo, una molécula de agua, la cual está formada por un átomo
de Oxígeno y dos de Hidrógeno (H2O).
Agua
El agua (H2O) es un factor indispensable para la vida. La vida se originó
en el agua, y todos los seres vivos tienen necesidad del agua para
subsistir. El agua forma parte de diversos procesos químicos orgánicos,
por ejemplo, las moléculas de agua se usan durante la fotosíntesis,
liberando a la atmósfera los átomos de oxígeno del agua.
El agua actúa como un termorregulador del clima y de los sistemas
vivientes:
Gracias al agua, el clima de la Tierra se mantiene estable.
El agua funciona también como termorregulador en los sistemas vivos,
especialmente en animales endotermos (aves y mamíferos). Esto es
posible gracias al calor específico del agua, que es de una caloría para el
agua (calor específico es el calor ­medido en calorías­ necesario para
elevar la temperatura de un gramo de una substancia en un grado
Celsius). En términos biológicos, esto significa que frente a una
elevación de la temperatura en el ambiente circundante, la temperatura
de una masa de agua subirá con una mayor lentitud que otros
materiales. Igualmente, si la temperatura circundante disminuye, la
temperatura de esa masa de agua disminuirá con más lentitud que la de
otros materiales. Así, esta cualidad del agua permite que los organismos
acuáticos vivan relativamente con placidez en un ambiente con
temperatura fija.
La evaporación es el cambio de una substancia de un estado físico
líquido a un estado físico gaseoso. Necesitamos 540 calorías para
evaporar un gramo de agua. En este punto, el agua hierve (punto de
ebullición). Esto significa que tenemos que elevar la temperatura hasta
21

28. 100°C para hacer que el agua hierva. Cuándo el agua se evapora desde
la superficie de la piel, o de la superficie de las hojas de una planta, las
moléculas de agua arrastran consigo calor. Esto funciona como un
sistema refrescante en los organismos.
Otra ventaja del agua es su punto de congelación. Cuando se desea que
una substancia cambie de un estado físico líquido a un estado físico
sólido, se debe extraer calor de esa substancia. La temperatura a la cual
se produce el cambio en una substancia desde un estado físico líquido a
un estado físico sólido se llama punto de fusión. Para cambiar el agua
del estado físico líquido al sólido, tenemos que disminuir la temperatura
circundante hasta 0°C. Para fundirla de nuevo, es decir para cambiar un
gramo de hielo a agua líquida, se requiere un suministro de calor de
79.7 calorías. Cuándo el agua se congela, la misma cantidad de calor es
liberada al ambiente circundante. Esto permite que en invierno la
temperatura del entorno no disminuya al grado de aniquilar toda la vida
del planeta.
2.4. Componentes funcionales del ecosistema.
2.4.1. FACTORES BI ÓTI COS
Un ecosistema siempre involucra a más de una especie vegetal
que interactúa con factores abióticos. Invariablemente la comunidad
vegetal está compuesta por un número de especies que pueden
competir unas con otras, pero que también pueden ser de ayuda mutua.
Pero también existen otros organismos en la comunidad vegetal:
animales, hongos, bacterias y otros microorganismos. Así que cada
especie no solamente interactúa con los factores abióticos sino que está
constantemente interactuando igualmente con otras especies para
conseguir alimento, cobijo u otros beneficios mientras que compite con
otras (e incluso pueden ser comidas). Todas las interacciones con otras
especies se clasifican como factores bióticos; algunos factores bióticos
son positivos, otros son negativos y algunos son neutros.
Existe un fino equilibrio entre los factores bióticos y abióticos en
los ecosistemas.
22

29. Los factores Bióticos son todos los organismos que comparten un
ambiente.
Los Componentes Bióticos son toda la vida existente en un
ambiente, desde los protistas, hasta los mamíferos. Los individuos
deben tener comportamiento y características fisiológicas específicos
que permitan su supervivencia y su reproducción en un ambiente
definido. La condición de compartir un ambiente engendra una
competencia entre las especies, competencia que se da por el alimento,
el espacio, etc.
23

30. Podemos decir que la supervivencia de un organismo en un
ambiente dado está limitada tanto por los factores abióticos como por
los factores bióticos de ese ambiente. Los componentes bióticos de un
ecosistema se encuentran en las categorías de organización en Ecología,
y ellos constituyen las cadenas de alimentos en los ecosistemas.
2.4.2. NI VELES TRÓFI COS EN LOS ECOSI STEMAS (CADENAS DE
ALI MENTOS)
La energía fluye a través de la biosfera secuencialmente y de un
organismo a otro. Una cadena alimenticia es una serie de relaciones de
alimentación entre organismos, la cual indica quién come a quién. La
energía se transforma primero mediante la fotosíntesis y después se
transfiere de un organismo a otro, produciéndose rearreglos de los
compuestos químicos en cada etapa. También en cada una de estas
etapas, la energía se transforma parcialmente en calor y sale del
sistema.
Las cadenas alimenticias raramente corresponden a secuencias aisladas.
Generalmente se entrelazan varias de ellas para constituir una red
alimenticia, que es una serie relativamente compleja de relaciones
alimenticias.
La energía y los nutrientes pasan por varios niveles alimenticios. Cada
uno de esos niveles se llama en Ecología "Nivel Trófico".
En un ecosistema sencillo, los niveles tróficos son:
Productores (plantas): Utilizan la luz solar y, por medio de la
fotosíntesis, producen moléculas ricas en energía. La mayoría de las
moléculas producidas sencillamente hace que aumente el tejido vegetal.
Algunas de estas moléculas se degradan poco después de su
elaboración, para constituirse en el combustible de los procesos vitales
diarios de la planta (así como para la elaboración de tejido adicional).
En el curso de su vida, las plantas emplean la mayor parte de la energía
que fijan para conservarse vivos, o bien, reproducirse. Cuando mueren,
el tejido “muerto” contiene aún energía, que pueden aprovechar los
organismos denominados reductores.
Consumidores Primarios (herbívoros y/o zooplancton).Son organismos
que confunden el tejido vegetal. De esta manera, obtienen las moléculas
ricas en energía que, posteriormente, pueden degradar para liberar la
24

31. que necesitan para vivir. Los herbívoros son heterótrofos (organismos
“que se alimentan de otros”). Al igual que las plantas, los herbívoros
consumen la mayor parte de la energía que obtienen en: vivir, crecer y
reproducirse.
Consumidores Secundarios (carnívoros que se alimentan de los
consumidores primarios, o sea, de los herbívoros). Al igual que los
herbívoros, los carnívoros no pueden obtener energía directamente de la
luz solar. Pero en lugar de ingerir el tejido vegetal para adquirir las
moléculas orgánicas ricas en energía, consumen herbívoros. De la
misma manera que los herbívoros, los carnívoros gastan su energía
tanto en la conservación de la vida (respiración) como en la elaboración
de tejidos (crecimiento y reproducción).
Consumidores Terciarios y Cuaternarios (carnívoros que se alimentan de
carnívoros).
Permítame darle un ejemplo:
UNA CADENA ALIMENTICIA TERRESTRE:
­ Productores: césped, arbustos y árboles.
­ Consumidores primarios: saltamontes (comedores de plantas).
­ Consumidores secundarios: pájaros (insectívoros).
­ Consumidores Terciarios: serpientes (comedores de pájaros).
­ Consumidores Cuaternarios: Búhos (comedores de serpientes).
­ Finalmente, los factores bióticos y sus productos son reciclados
(descompuestos) por los detritívoros (Bacterias, hongos, y algunos
animales).
25

32. Cadenas y Redes Alimenticias
Una cadena alimenticia es la ruta del alimento desde un consumidor
final dado hasta el productor. Por ejemplo, una cadena alimenticia típica
en un ecosistema de campo pudiera ser:
pasto ­­­> saltamonte ­­> ratón ­­­> culebra ­­­> halcón
Aún cuando se dijo que la cadena alimenticia es del consumidor final
al productor, se acostumbra representar al productor a la izquierda (o
abajo) y al consumidor final a la derecha (o arriba). Ud. debe ser capaz
de analizar la anterior cadena alimenticia e identificar los autótrofos y
los heterótrofos, y clasificarlos como herbívoro, carnívoro, etc.
Igualmente, debe reconocer que el halcón es un consumidor
cuaternario.
Desde luego, el mundo real es mucho más complicado que una
simple cadena alimenticia. Aún cuando muchos organismos tienen dietas
muy especializadas (como es el caso de los osos hormigueros), en la
mayoría no sucede así. Los halcones no limitan sus dietas a culebras, las
culebras comen otras cosas aparte de ratones, los ratones comen
yerbas además de saltamontes, etc. Una representación más realista de
quien come a quien se llama red alimenticia, como se muestra a
continuación:
26

33. Solamente cuando vemos una representación de una red alimenticia
como la anterior, es que la definición dada arriba de cadena alimenticia
tiene sentido. Podemos ver que una red alimenticia consiste de cadenas
alimenticias interrelacionadas, y la única manera de desenredar las
cadenas es de seguir el curso de una cadena hacia atrás hasta llegar a
la fuente.
La red alimenticia anterior consiste de cadenas alimenticias de
pastoreo ya que en la base se encuentran productores que son
consumidos por herbívoros. Aún cuando este tipo de cadenas es
importante, en la naturaleza son más comunes las cadenas alimenticias
con base en los detritos en las cuales se encuentran descomponedores
en la base.
2.4.3. P apel de los Organismos
Los organismos pueden ser productores o consumidores en cuanto al
flujo de energía a través de un ecosistema. Los productores convierten
la energía ambiental en enlaces de carbono, como los encontrados en el
azúcar glucosa. Los ejemplos más destacados de productores son las
plantas; ellas usan, por medio de la fotosíntesis, la energía de la luz
solar para convertir el dióxido de carbono en glucosa (u otro azúcar).
Las algas y las cianobacterias también son productores
fotosintetizadores, como las plantas. Otros productores son las bacterias
que viven en algunas profundidades oceánicas. Estas bacterias toman la
energía de productos químicos provenientes del interior de la Tierra y
con ella producen azúcares. Otras bacterias que viven bajo tierra
también pueden producir azúcares usando la energía de sustancias
inorgánicas. Otro término para productores es autótrofos.
Los consumidores obtienen su energía de los enlaces de carbono
originados por los productores. Otro término para un consumidor es
heterótrofo. Es posible distinguir 4 tipos de heterótrofos en base a lo
que comen:
Consumidor
Nivel trófico
Fuente alimenticia
1. Herbívoros
primario
plantas
2. Carnívoros
secundario
superior
o
animales
27

34. 3. Omnívoros
todos los niveles
plantas y animales
4. Detritívoros
­­­­­­­­­­­­­­­
detrito
El nivel trófico se refiere a la posición de los organismos en la cadena
alimenticia, estando los autótrofos en la base. Un organismo que se
alimente de autótrofos es llamado herbívoro o consumidor primario; uno
que coma herbívoros es un carnívoro o consumidor secundario. Un
carnívoro que coma carnívoros que se alimentan de herbívoros es un
consumidor terciario, y así sucesivamente.
Es importante observar que muchos animales no tienen dietas
especializadas. Los omnívoros (como los humanos) comen tanto
animales como plantas. Igualmente, los carnívoros (excepto algunos
muy especializados) no limitan su dieta sólo a organismos de un nivel
trófico. Las ranas y sapos, por ejemplo, no discriminan entre insectos
herbívoros y carnívoros; si es del tamaño adecuado y se encuentra a
una distancia apropiada, la rana lo capturará para comérselo sin que
importe el nivel trófico.
Flujo de Energía a través del Ecosistema
28

35. El diagrama anterior muestra como la energía (flechas oscuras) y los
nutrientes inorgánicos (flechas claras) fluyen a través del ecosistema.
Debemos, primeramente, aclarar algunos conceptos. La energía "fluye"
a través del ecosistema como enlaces carbono­carbono. Cuando ocurre
respiración, los enlaces carbono­carbono se rompen y el carbono se
combina con el oxígeno para formar dióxido de carbono (CO2). Este
proceso libera energía, la que es usada por el organismo (para mover
sus músculos, digerir alimento, excretar desechos, pensar, etc.) o
perdida en forma de calor. Las flechas oscuras en el diagrama
representa el movimiento de esta energía. Observe que toda la energía
proviene del sol, y que el destino final de toda la energía es perderse en
forma de calor. ¡La energía no se recicla en los ecosistemas!
Los nutrientes inorgánicos son el otro componente mostrado en el
diagrama. Ellos son inorgánicos debido a que no contienen uniones
carbono­carbono. Algunos de estos nutrientes inorgánicos son el fósforo
en sus dientes, huesos y membranas celulares; el nitrógeno en sus
aminoácidos (las piezas básicas de las proteínas); y el hierro en su
sangre (para nombrar solamente unos pocos nutrientes inorgánicos). El
flujo de los nutrientes se representa con flechas claras. Observe que los
autótrofos obtienen estos nutrientes inorgánicos del 'almacén' de
nutrientes inorgánicos (usualmente el suelo o el agua que rodea la
planta). Estos nutrientes inorgánicos son pasados de organismo a
organismo cuando uno es consumido por otro. Al final, todos los
organismos mueren y se convierten en detrito, alimento para los
descomponedores. En esta etapa, la energía restante es extraída (y
perdida como calor) y los nutrientes inorgánicos son regresados al suelo
o agua para ser utilizados de nuevo. Los nutrientes inorgánicos son
reciclados, la energía no.
Para resumir: En el flujo de energía y de nutrientes inorgánicos, es
posible hacer algunas generalizaciones:
1. La fuente primaria (en la mayoría de los ecosistemas) de energía es el
sol.
2. El destino final de la energía en los ecosistemas es perderse como calor.
3. La energía y los nutrientes pasan de un organismo a otro a través de la
cadena alimenticia a medida que un organismo se come a otro.
4. Los descomponedores extraen la energía que permanece en los restos
de los organismos.
5. Los nutrientes inorgánicos son reciclados pero la energía no.
29

36. 2.4.4. NI VELES DE ORGANI ZACI ÓN EN ECOLOGÍ A
Los niveles de organización se refieren a la estructuración de un sistema
determinado, desde el nivel más simple hasta los niveles más
complejos.
En Ecología, los niveles de organización son los siguientes:
SER­ Cualquier cosa que existe. Hay seres vivos, por ejemplo, bacterias,
hongos, protozoarios, algas, animales, plantas, etc., y seres inertes,
como los virus, una roca, el agua, la luz, el calor, el sol, una pluma, un
cuaderno, una silla, una mesa, mi Pepsi, una pieza de pan, etc.
INDIVIDUO­ Un individuo es cualquier ser vivo, de cualquier especie. Por
ejemplo, un gato, un perro, un elefante, un fresno, un naranjo, un
humano, una mosca, una araña, un zacate, una amiba, una pulga, un
hongo, una lombriz de tierra, una avestruz, etc.
ESPECIE­ Es un conjunto de individuos que poseen el mismo genoma.
Genoma es el conjunto de genes que determinan las características
fenotípicas de una especie. Por ejemplo, Felis catus (gato), Fraxinus
greggii (fresno), Paramecium caudatum (paramecio), Homo sapiens
(Humano), etc.
POBLACIÓN­ Es un conjunto de individuos que pertenecen a la misma
especie y que ocupan el mismo hábitat. Por ejemplo, población de
amibas en un estanque, población de ballenas en el Golfo de California,
población de encinos en New Braunfels, población de cedros en Líbano,
etc.
COMUNIDAD­ Es un conjunto de poblaciones interactuando entre sí,
ocupando el mismo hábitat. Por ejemplo, una comunidad de
semidesierto, formada por nopales, mezquites, gramíneas, escorpiones,
escarabajos, lagartijas, etc.
ECOSISTEMA­ Es la combinación e interacción entre los factores bióticos
(vivos) y los factores abióticos (inertes) en la naturaleza. También se
dice que es una interacción entre una comunidad y el ambiente que le
rodea. Ejemplo, charcas, lagos, océanos, cultivo, bosque, etc.
30

37. BIOMA­ Es un conjunto de comunidades vegetales que ocupan la misma
área geográfica. Por ejemplo, Tundra, Taiga, Desierto, Bosque Templado
Caducifolio, Bosque de Coníferas, Bosque tropical lluvioso, etc.
BIÓSFERA (BIOSFERA)­ Unidad ecológica constituida por el conjunto de
todos los ecosistemas del planeta Tierra. Es la parte de nuestro planeta
habitada por todos los seres vivos.
2.4.5. RELACI ONES I NTRAESP ECÍ FICAS
Las relaciones intraespecíficas son las que ocurren entre organismos de
la misma especie.
Dominación Social: Es la estratificación de grupos sociales, de acuerdo
con la influencia que ejercen sobre el resto de los grupos de una
población. Por ejemplo, en una población de hormigas, existen castas
distinguidas en reinas, soldados, obreras y machos fértiles.
Jerarquía Social: Es la estratificación de los individuos de acuerdo con la
dominación que ejercen sobre el resto de los individuos de una
población. Por ejemplo, en un gallinero, el Gallo macho adulto más
fuerte ejerce un dominio absoluto sobre el resto de los miembros de la
población (gallinero). A este gallo se le denomina macho Alfa. Por
debajo de él están todas las gallinas y el resto de los gallos más débiles
que él. El gallo tiene preferencia por una gallina en particular, lo cual la
convierte en una gallina que domina al resto de las gallinas y a los
gallos más débiles que el macho Alfa. Esta gallina tiene el "derecho" de
picotear al resto de las gallinas y aún a los gallos más débiles. La
segunda gallina en jerarquía, o gallina Beta, puede picotear al resto de
los individuos del gallinero, excepto al gallo Alfa y a la gallina Alfa. Y así
sucesivamente, por orden de picotazos, hasta llegar al paria de esa
población, aquél polluelo que come las sobras de la comida, que siempre
está relegado a un rincón del gallinero y que se observa herido y
desplumado por los picotazos recibidos de los demás miembros del
gallinero.
Territorialidad: Es la delimitación y defensa de una área definida por un
individuo o por un grupo de individuos. El ejemplo más común es el de
los perros, quienes marcan un territorio a la redonda con respecto al
lugar donde habitan mediante descargas de orina, las cuales emiten un
olor distinguible por otros canes.
31

38. 2.4.6. RELACI ONES I NTERESP ECÍ FI CAS
Las relaciones interespecíficas son aquellas que acontecen entre
miembros de diferentes especies.
Las relaciones interespecíficas pueden ser positivas, neutrales o
negativas:
Las relaciones positivas son en las que, cuando menos, una de las
especies obtiene un beneficio de otra sin causarle daño o alterar el curso
de su vida.
Las relaciones interespecíficas neutrales son aquéllas en las cuales
no existe un daño o beneficio directo hacia o desde una especie. El daño
o beneficio se obtienen solo de manera indirecta.
Las relaciones interespecíficas negativas son aquéllas en las cuales
una de las especies obtiene un beneficio en detrimento de otras
especies.
Las relaciones interespecíficas positivas son las siguientes:
Comensalismo: Es cuando un individuo obtiene un beneficio de otro
individuo de otra especie sin causarle daño.
Por ejemplo, los balanos que se adhieren al cuerpo de las ballenas, las
tortugas, etc. Los balanos adultos son sésiles, o sea que permanecen
fijos a un sustrato no pudiendo desplazarse de un lugar a otro para
buscar alimento. En este caso, los balanos obtienen el beneficio de
transporte gratuito hacia zonas ricas en alimento (plancton) otorgado
por las ballenas y otras especies marinas.
Mutualismo: Ocurre cuando un individuo de una especie obtiene un
beneficio de otro individuo de diferente especie, y este a su vez obtiene
un beneficio del primero. La relación mutualista no es obligada, lo cual
la hace diferenciarse de la simbiosis. El concepto mutualismo deriva
precisamente de la ayuda mutua que pueden brindarse dos individuos
que pertenecen a diferentes especies.
El ejemplo clásico de mutualismo es el de los peces cirujano y los
tiburones. Los peces cirujano se alimentan de los parásitos de la piel de
los tiburones y otros peces. En este caso, el pez cirujano obtiene
alimento y el tiburón se ve libre de los molestos parásitos.
32

39. Simbiosis: Se dice que dos organismos son simbiontes cuando ambos
pertenecen a diferentes especies y se benefician mutuamente en una
relación obligada. Si uno de los simbiontes perece, el otro también
perecerá al perder el recurso del que se ve beneficiado.
El caso más conocido de simbiosis corresponde a los líquenes. Los
líquenes surgen por la relación obligada entre un alga y un hongo. El
caso es extremo porque los individuos no solo no pertenecen a la misma
especie, sino que tampoco pertenecen al mismo reino. El hongo
proporciona suficiente humedad al alga y ésta proporciona alimento al
hongo. La relación ha devenido tan estrechamente en el curso de su
evolución que una especie no puede subsistir sin la otra.
Solo existe una relación interespecífica neutral:
Competencia: Ocurre cuando dos miembros de diferentes especies
pertenecientes a una comunidad tienen las mismas necesidades por uno
o más factores del entorno. Los individuos de la especie que posee
ventajas para obtener ese factor del medio ambiente será la que
prevalezca. La lucha no es física, sino selectiva. Pueden ocurrir
encuentros casuales entre dos individuos de una y otra población, pero
no es una regla general.
El mejor ejemplo sobre competencia interespecífica es la de dos
especies carnívoras que merodean en la misma área y se alimentan de
las mismas especies; por ejemplo, los leones y los chitas. Los leones
toman ventaja sobre otras especies carnívoras por su tendencia a la
cooperación entre los miembros de la población y por su
comportamiento social.
Las relaciones interespecíficas negativas son las siguientes:
Depredación: Es cuando un individuo perteneciente a una especie mata
apresuradamente a otra para alimentarse de ella.
El individuo que mata o caza a otros para comérselos se llama
predador o depredador. El individuo que es cazado se llama presa.
Ejemplos de depredadores y presas son: el león (depredador) y el
ñu (presa), la gallina (depredador) y una lombriz de tierra (presa), la
campamocha (depredador) y una mariposa (presa), la araña
(depredador) y una mosca (presa), etc.
33

40. Parasitismo: Ocurre cuando una especie obtiene un beneficio de otra
provocándole un daño paulatino que no provoca la muerte inmediata a
la víctima.
La especie que obtiene un beneficio causando daño paulatino se
llama huésped o parásito; mientras que la especie que es dañada se
llama anfitrión u hospedero. Cuando la especie que actúa como parásito
requiere de una especie intermedia entre ella y el anfitrión final, la
especie intermedia se llama reservorio o recipiente.
Ejemplos de organismos parásitos: Amibas, lombriz del cerdo,
solitaria, piojos, pulgas, garrapatas, ácaros, larvas de avispas, etc. La
lista es bastante extensa.
2.4.7 P I RÁMI DE DE ENERGÍ A
Una pirámide de energía es la representación gráfica de los niveles
tróficos (alimenticios) por los cuales la energía proveniente del Sol es
transferida en un ecosistema. A grosso modo podemos decir que la
fuente absoluta de energía para los seres vivientes en la Tierra es el Sol.
La energía que el Sol emite actualmente es de 1366.75 W/m^2 (hace
400 años era de 1363.48 W/m^2). Cuando se realizaron los estudios
de la captación de energía por los organismos productores la Irradiación
Solar (IS) era de 1365.45 W/m^2. Actualmente, la energía
aprovechable por los organismos fotosintéticos es de 697.04 W/m^2;
sin embargo, los organismos fotosintéticos solo aprovechan 0.65
W/m^2 y el resto se disipa hacia el entorno no biótico (océanos, suelos,
atmósfera), y de ahí, al espacio sideral y al Campo Gravitacional. La
atmósfera absorbe 191.345 W/m^2, manteniendo así la temperatura
troposférica mundial en los hospitalarios 35.4 °C (95.72 °F).
Un concepto muy importante es el de biomasa. Un principio general
es que, mientras más alejado esté un nivel trófico de su fuente (detrito
o productor), menos biomasa contendrá (aquí entendemos por biomasa
al peso combinado de todos los organismos en el nivel trófico). Esta
reducción en la biomasa se debe a varias razones:
1.
2.
3.
No todos los organismos en los niveles inferiores son comidos
No todo lo que es comido es digerido
Siempre se pierde energía en forma de calor
34

41. Es importante recordar que es más fácil detectar la disminución en el
número si lo vemos en términos de biomasa. No es confiable el número
de organismos en este caso debido a la gran variación en la biomasa de
organismos individuales. Por ejemplo, algunos animales pequeños se
alimentan de los frutos de árboles. En términos de peso combinado, los
árboles de un bosque superan a los animales pero, de hecho, hay más
individuos de los animales que de los árboles; ahora bien, un árbol
individual puede ser muy grande, con un peso de cientos de kilos,
mientras que un animal individual (en el caso que estamos analizando)
puede pesar, quizás, un kilo.
Hay unas pocas excepciones al esquema de pirámide de biomasa.
Una de ellas se encuentra en sistemas acuáticos donde las algas pueden
ser superadas, en número y en masa, por los organismos que se
alimentan de las algas. Las algas pueden soportar la mayor biomasa del
siguiente nivel trófico solamente porque ellas pueden reproducirse tan
rápidamente como son comidas. De esta manera, ellas nunca son
completamente consumidas. Es interesante notar que esta excepción a
la regla de la pirámide de biomasa también es una excepción parcial a
por lo menos 2 de las 3 razones para la pirámide de biomasa dadas
arriba. Aunque no todas las algas son consumidas, sí lo son la mayoría
de ellas, y aunque no son totalmente digeribles, las algas son, en
términos generales, mucho más nutritivas que las plantas leñosas (la
mayoría de los organismos no pueden digerir la madera y extraer
energía de ella).
Producción de energía
Para entender la producción de energía es necesario conocer los
siguientes conceptos:
·
·
·
Producción primaria: Es la cantidad de energía fijada por los
vegetales en la fotosíntesis.
Producción bruta: Energía total asimilada por el organismo.
Producción neta: Energía que se utiliza en crecimiento y
reproducción, esa es la cantidad de energía que queda después
de descontar los gastos de energía en respiración
Luego: P.Neta = P.Bruta ­ Respiración
La estructura física y biológica no es una característica estática de
la comunidad, ya que cambia temporal y espacialmente.
35

42. La estructura vertical de la comunidad cambia con el tiempo,
conforme los organismos que la forman nacen, crecen y mueren. Las
tasas de natalidad y mortalidad de las especies varia en respuesta a los
cambios ambientales, cambiando el patrón de diversidad y dominancia
de las especies, lo que lleva a lo largo del tiempo y en el espacio a un
cambio en la estructura de la comunidad, tanto física como biológica,
este cambio en el patrón de la estructura de la comunidad es lo que se
llama dinámica de comunidades.
Dentro de la dinámica podemos encontrar tres puntos
fundamentales: las sucesiones ecológicas, las fluctuaciones y las
interacciones que se desarrollan entre las poblaciones.
Sucesión ecológica: Es un cambio estructural de una comunidad en el
que un conjunto de plantas y animales toman el lugar de otros,
siguiendo orden predecible hasta cierto punto, aunque son tan variados
como los ambientes en los que se lleva a cabo la sucesión.
En cada caso, la sucesión comienza con unos pocos invasores
fuertes llamados pioneros. Si no hay perturbación la comunidad que se
ha establecido, llegara a formar una comunidad clímax, variada y
relativamente estable, que subsiste por si misma a lo largo del tiempo.
Fluctuaciones de las poblaciones: Pueden tener efectos profundos, a
favor o en contra, sobre otras poblaciones incluyendo a la especie
humana, son cambios en las poblaciones que debido a diversos factores
ambientales, que afecta a veces dependiendo de la densidad o bien en
forma independiente de la diversidad.
EJ ERCI CI OS Unidad 2. El Ecosistema
¿Qué es un Ecosistema?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
______________________________________________________
Los consumidores primarios son:
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_______________________________________________________________
______________________________________________________
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43. Los ecosistemas se pueden dividir en:
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_______________________________________________________________
______________________________________________________
¿Cuáles son los dos tipos de componentes que presentes en un ecosistema?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
______________________________________________________
¿A qué se le llama biotopo?
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_______________________________________________________________
______________________________________________________
¿A qué se le llama biocenosis?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
______________________________________________________
¿Cuáles son los factores abióticos?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
______________________________________________________
¿Cuáles son los factores bióticos?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
______________________________________________________
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44. Unidad 3. La comunidad biótica.
3.1. Estructura de la comunidad biótica.
Cuando se estudian las interacciones de todas las poblaciones (y, por lo
tanto, de todos los organismos) en un área dada, se está observando el
nivel de organización de la comunidad. Así como las poblaciones poseen
características independientes de los organismos individuales que la
constituyen, las comunidades tienen propiedades separadas de
cualquiera de sus poblaciones. Mediante un proceso que se denomina
sucesión, las comunidades evolucionan desde interacciones simples
hasta otras más complejas (maduras). En las comunidades maduras se
mantiene un equilibrio general en el flujo energético y en la
productividad (aún cuando algunas poblaciones pueden aumentar y
otras disminuir).
Está determinada por la clase, número y distribución de los individuos
que forman las poblaciones. En la estructura de una comunidad
biológica se distinguen tres aspectos fundamentales que son:
composición, estratificación y límites:
a. Composición de las Comunidades: Dentro de ésta se debe
tomar en cuenta las siguientes características:
Abundancia: es el número de individuos que presenta una comunidad
por unidad de superficie o de volumen (densidad de la población).
Diversidad: se refiere a la variedad de especies que constituyen una
comunidad.
Tanto la abundancia como la diversidad son pequeñas en aquellas zonas
de climas extremos como desiertos, fondos de océanos etc.
Dominancia: se refiere a la especie que sobresale en una comunidad,
ya sea por el número de organismos, el tamaño, 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.
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45. Hábitat: Es un lugar que ocupa la especie dentro del espacio físico de
la comunidad.
Es necesario considerar al estudiar el concepto de hábitat que los
organismos reaccionan ante una variedad de factores ambientales y sólo
pueden ocupar un cierto hábitat, cuando los valores de esos factores
caen dentro del rango de tolerancia de la especie.
Nicho Ecológico: Corresponde al papel u ocupación que desempeña la
especie dentro de la comunidad; si es un productor, un herbívoro o bien
un carnívoro. Una definición operativa de nicho es, en realidad, más
compleja e incluye muchos más factores que el modo de vida de un
organismo. Es de hecho, el ambiente total y también el modo de vida de
todos los miembros de una especie determinada en la población.
Los organismos con un amplio rango de tolerancia ocupan nichos
extensos, se les llama generalistas. Los organismos con un rango
estrecho de tolerancia ocupan un nicho más reducido y se les llama
especialistas, suelen ser empleados como indicadores ecológicos.
I ndicador ecológico: es aquella especie que presenta estrechos
límites de tolerancia a un determinado factor físico.
Muchas son las especies que desde hace siglos se han identificado
y utilizado como indicadores ecológicos, para detectar la existencia
desubstancias tóxicas. A estas especies se les ha dado el nombre
genérico de bioindicadores. Por ejemplo los mineros utilizaban los
canarios para detectar la presencia de gases letales antes de internarse
en las minas. En el caso de las grandes ciudades, uno de los indicadores
más notables de la contaminación del aire en las ciudades es la
presencia de líquenes, que son especies particularmente sensibles a
concentraciones importantes de SO2 y otras impurezas atmosféricas.
b. Estratificación de la Biocenosis: Las comunidades se pueden
encontrar en estratos o capas horizontales o bien verticales. De igual
manera existen comunidades monoestratificadas, en donde su
estratificación vertical es muy pequeña y sólo se permite distinguir un
estrato, tal es el caso de las zona rocosas o desérticas cuyos animales y
plantas (representadas especialmente por líquenes) forman una capa al
mismo nivel. Como ejemplo de una estratificación vertical podemos
observar un bosque en el cual se encuentra el estrato subterráneo,
suelo, un estrato herbáceo, arbustivo y arbóreo.
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