By: Julie G. Chacon Orozco
1. QUE ES UN NICHO: El nicho ecológico expresa la interrelación de¡ organismo con los factores ecológicos, es decir, la posición o función de una población o parte de ella en el ecosistema. La función que cumple cada especie en el ecosistema, o sea, su nicho ecológico, es determinada por una serie de factores, siendo el principal la competencia con otras especies, El concepto de nicho ecológico es importante para comparar distintos ecosistemas, como es el caso de las convergencias (especies muy distintas pero de hábitos similares), y la comparación entre diversas poblaciones del mismo ecosistema, posibilitando la explicación de la competencia y la coexistencia.
Por ejemplo, el nicho ecológico que ocupa la mariposa monarca (Danaus) en el estado de oruga es ser herbívora, alimentándose de la planta flor de sesda (Asclepiass curassavica) en su estado adulto es nectarívora, visitando flores de diversas plantas. Por la competencia con otras especies la mariposa monarca se ha especializado, a través del tiempo, en dicha planta, que no es aprovechada por otras mariposas y, que a pesar de ser tóxica, la oruga soporta la toxicidad por una adaptación especial.Por otra parte, el nicho ecológico del jaguar u otorongo en el bosque tropical es el ser carnívoro o depredador de animales grandes (venados, sachavaca, sajinos, etc.). Comparte el mismo hábitat con los venados, pero éstos son herbívoras.
2. QUE ES UN HÁBITAT: Cada especie tiene un determinado lugar donde vive y al cual está adaptada, y que se denomina hábitat (del latín habitare = vivir). Lugar y condiciones medioambientales en las que suele vivir un organismo concreto, Conjunto de factores ambientales en los que se vive, de un modo natural, una determinada especie animal o vegetal.
3. QUE ES UNA BIOPELICULA: Las biopelículas son organizaciones microbianas compuestas por microorganismos que se adhieren a las superficies gracias a la secreción de un exopolímero. Estas conformaciones microbianas presentan características como heterogeneidad, diversidad de microambientes, resistencia a antimicrobianos y capacidad de comunicación intercelular que las convierten en complejos difíciles de erradicar de los ambientes donde se establecen. En el hombre las biopelículas se asocian con un gran número de procesos infecciosos que por lo general son de transcurso lento, ocasionando que su control sea dispendioso. En el área industrial y del medio ambiente el papel de las biopelículas se centra en el biofouling y la bioremediación. El biofouling es la contaminación de un sistema producido por la actividad microbiana de la biopelícula, mientras que la bioremediación utiliza las biopelículas para mejorar las condiciones de un sistema contaminado. El estudio de las biopelículas es un área excitante en continua evolución; tienen repercusiones importantes para la humanidad las implicaciones que presentan estas asociaciones en los diversos ámbitos de la medicina y la industria
4. SUCESIÓN ECOLÓGICA EN LAS COMUNIDADES, AUTOTROFAS, HETEROTROFAS
Ninguna comunidad es permanente; algunas cambian bruscamente, otras persisten durante años o siglos. Típicamente en cualquier lugar, existe una secuencia o sucesión de comunidades: en primer lugar existe una fase exploradora, luego cambian gradualmente, maduran (estos cambios no son reversibles) y finalmente llega una fase relativamente estable, el clímax.
En la sucesión de comunidades primero se dan pequeños cambios llamados microsucesiones que en forma progresiva vienen a conformar la sucesión principal. Las
sucesiones se dan por cambios en los factores abióticos (humedad,
temperatura, movimientos orogénicos, deshielos, etc.) o por la llegada o introducción de organismos foráneos u oportunistas que originan una serie de
competencias con las especies autóctonas y en la que se impone la más adaptada, por esto las
sucesiones están relacionadas con la
evolución de las especies. Cuando una comunidad natural se destruye por causas naturales o por intervención humana y el área donde previamente estuvieron es ocupada por otra decimos que ha ocurrido una sucesión secundaria.
Un ejemplo claro es la sucesión lago - estanque - pantano - prado que se observan en muchas áreas ocupadas por antiguas glaciaciones.
El principio de la sucesión ecológica tiene importancia práctica para el hombre. Cualquier campo que sea arado y luego abandonado presenta una secuencia de vegetaciones sucesivas y con ellas especies animales diferentes para cada secuencia de vegetales. Todo cambio en los caracteres físicos o biológicos del ambiente afectará evidentemente a todas las especies, poblaciones y comunidades en distinto grado.
Los factores externos que limitan la distribución de denominan barreras. Entre éstas se hallan:
1) Barreras físicas, como la tierra para los animales acuáticos y el agua para la mayor parte de los animales terrestres o la variación de las características del suelo y del agua.
2) Barreras climáticas, como la temperatura (media, estacional o extrema), la humedad (relativa, media, anual o mensual), etc.
3) Barreras biológicas, como la ausencia del alimento apropiado o la presencia de competidores eficaces, enemigos, enfermedades, etc.
Estas barreras de transición entre 2 o más comunidades diversas se denominan ecotonos, este límite es una zona de unión que puede ser escasa o de una extensión lineal considerable, pero en todo caso es más angosta que las áreas de las comunidades adyacentes. Un ecotono suele contener a los organismos de cada una de las comunidades y además organismos que son característicos de la comunidad ecotonal, por lo que se dice que éstas comunidades son muy ricas en diversidad y que caracterizan a un lugar determinado. La tendencia hacia una diversidad y densidad aumentada en las uniones de las comunidades se denomina efecto de borde.
Cada especie de planta o animal tiene un límite de tolerancia -máximo o mínimo- a cada factor de su
ambiente. En las
plantas la
tolerancia a los venenos del suelo o del alimento puede ser estrecha, mientras que a las diferentes longitudes de onda del espectro que utiliza para la fotosíntesis es amplia. Los cambios de un factor más allá de los límites de
tolerancia tiene como consecuencia la migración o la muerte, o la sobrevivencia de sólo los individuos mejor adaptados (más tolerantes) a las condiciones alteradas. La
distribución de las comunidades está limitada por la suma total de influencias externas, muchas de las cuales son interdependientes. No obstante, la
distribución y el
equilibrio de una población están sujetos en último término a la
ley del mínimo de Liebig, pues está limitada por el factor esencial que se presenta en cantidad menor o por alguna fase o condición crítica para la cual la especie tiene poca latitud de adaptación. Las ostras, por ejemplo, pueden vivir en aguas de distinta salinidad, pero solamente se reproducen sí la
temperatura pasa de un cierto mínimo.
Puede encontrarse contradicción entre el apego de los animales a sus territorios y sus desplazamientos. Pero puede verse también la unidad: la
migración es un medio muy importante de mantener las correlaciones del organismo con el
medio ambiente. Estas migraciones en algunas ocasiones alteran una comunidad cuando la especie migradora decide establecerse en el área de
migración originándose otra forma de distribución y sucesión.5-Como sabemos, el suelo y los organismos tienen una estrecha relación. Uno y otros interactúan dando las cualidades que los caracterizan. Esta interdependencia queda de manifiesto en el proceso de formación de una comunidad clímax a partir de un pantano.
Primero tenemos la invasión de pequeños organismos (pioneros) que van transformando las características ambientales; el arrastre de materia hacia el fondo promovido por la lluvia y el viento, contribuye a la transformación.
Con mejor suelo, la vegetación se desarrolla y empieza a emerger del agua. Los organismos terrestres empiezan a visitar la zona.
Con un fondo menos profundo, con mayor cantidad de materia orgánica y de vegetación, la flora y la fauna terrestre invaden profusamente el área, formando un estanque de transición.
La comunidad clímax se instala cuando el suelo ha adquirido consistencia y los organismos antes pioneros, han preparado todo el ambiente para la transformación.
Este proceso se ha llevado muchos años de transformación en el que se han asentado y reemplazado suscesivas comunidades.
En el suelo se encuentran bacterias, hongos, protozoarios, ácaros, coleópteros, hormigas, nemátodos, miriápodos, colémbolos, rotíferos, larvas, lombrices y otros microorganismos que participan en fenómenos de increíble complejidad, dentro de redes tróficas, para la transformación de la materia orgánica e inorgánica.
La actividad de los microorganismos es muy importante para la transformación y la vida de los suelos. Las bacterias y los hongos participan en los ciclos del carbono, nitrógeno, azufre, fósforo y en la incorporación del potasio y el magnesio, entre otros, para su asimilación por los vegetales.
Los procesos biológicos más importantes que se desarrollan en el suelo son: humificación (descomposición de la materia orgánica por hongos, bacterias, actinomicetos, lombrices y termitas), transformaciones del nitrógeno (amonificación, nitrificación, fijación) y mezcla-desplazamiento (lombrices y termitas principalmente).
La fuente principal del nitrógeno utilizado por las plantas es el nitrógeno del aire (78 % de la atmósfera terrestre), sin embargo, en esa estructura no es utilizable por las plantas superiores. Los caminos principales por los que el nitrógeno es transformado a formas (estructuras) utilizables por las plantas superiores son los siguientes:
1. Fijación por Rhizobia y otros microorganismos que viven simbióticamente en las raíces de las leguminosas (alfalfa, trébol, guisantes, soya, cacahuates y habas) y otras determinadas plantas no leguminosas.
2. Fijación por microorganismos que viven libremente en el suelo (numerosas especies de algas azul-verdosas y ciertas bacterias como: las Rhodospirillum que son fotosintéticas, Clostridium, que es una saprofita anaerobia y las saprofitas aerobias: Acetobacter y Beijerinckia) y quizá por organismos que viven en las hojas de las plantas tropicales.
Las algas azul-verdes soportan un amplio rango de condiciones ambientales, incluyendo superficies rocosas y extensos terrenos áridos. Son completamente autótrofas y requieren sólo luz, agua, nitrógeno libre (N2), dióxido de carbono (CO2) y sales que contengan los elementos minerales esenciales. Su importancia reside principalmente en que suministran nitrógeno asimilable a otros organismos durante los primeros estadios de la formación del suelo.
Las bacterias que viven libremente requieren de residuos orgánicos como fuente de energía, parte de la energía de la oxidación de la materia orgánica la utilizan para fijar el nitrógeno elemental. La rizosfera de las raíces de las plantas (área del terreno adyacente a las raíces) es una zona de alto contenido en residuos orgánicos de la planta, donde tiene lugar la fijación del nitrógeno por las Azotobacter y las Clostridium.
3. Fijación como amoníaco, NO31+ , CN2 2- , por alguno de los varios procesos industriales para la fabricación de fertilizantes nitrogenados sintéticos.
4. Fijación, como alguno de los óxidos de nitrógeno, por las descargas eléctricas atmosféricas. El nitrógeno en la atmósfera está en forma de amoníaco, NH3, nitratos, NO31-, nitritos, NO21-, óxido nitroso y compuestos orgánicos, las cuales son arrastradas por la lluvia.
Las bacterias y los hongos habitan principalmente en los suelos bien aireados, pero solamente las bacterias realizan la mayor parte de los cambios biológicos y químicos en los ambientes anaerobios. Las bacterias son muy pequeñas, son raras las que llegan a medir varias micras de longitud. Se les clasifica en aerobias a las que viven sólo en presencia de oxígeno; anaerobias las que viven sólo en ausencia del oxígeno y anaerobias facultativas aquellos organismos que pueden desarrollarse en presencia o en ausencia de oxígeno.
5. QUE ES UNA COMUNIDAD CLIMAX? LAS COMUNIDADES MICROBIANAS ALCANZAN UN CLIMAX?
Se llama clímax al ecosistema que se forma al final de la sucesión. Raramente, se llega a la comunidad clímax, pues existen muchas causas de retroceso en el proceso de sucesión como incendios, cambios climáticos, inundaciones, sequías, etc.; y, a mayor escala, glaciaciones, volcanes, deriva de las placas, etc.
El clímax es, en algunos casos, un ecosistema que no tiene una madurez muy grande, o no tiene la máxima madurez (ej.: plancton, ecosistemas de aguas corrientes o dunas, etc.). El que la madurez no aumente más allá de cierto límite se suele deber a que el exceso de producción se exporta (o explota): ríos, pendientes fuertes, sedimentación de parte del plancton, explotación humana, etc.
Tipo de comunidad que se puede mantener estable y auto sostenible bajo las condiciones climáticas y edáficas prevalecientes en un estado avanzado de sucesión ecológica. Por lo común posee un diverso espectro de especies y nichos ecológicos, además de que captura y utiliza energía y procesa sustancias de la manera más eficiente. “COMUNIDAD MADURA”.
6. Calculo de diversidad microbiana :
Hasta el momento la metodología clásica para calcular la biodiversidad de los microorganismos del suelo o de ambientes similares consistía en tomar una muestra de suelo (generalmente a 10 centímetros de profundidad) y sembrarla en agares nutritivos específicos para microorganismos del suelo, luego microscópicamente se separaban de acuerdo a la morfología de la colonia y del microorganismo, finalmente se aplicaban test morfofisiológicos (pruebas bioquímicas), generalmente específicas para el grupo de microorganismos en el que tuviésemos interés. Luego se realizaban cálculos matemáticos adecuados a nuestro estudio (fenética). Dicha metodología sigue siendo válida en muchos casos.
Pero ahora con el desarrollo de métodos de biología molecular, la perspectiva cambia. Algunos autores se estiman que sólo el 1% de los microorganismos del suelo crecen en medios de cultivo en el laboratorio entonces, según esto, si pretendemos valorar la diversidad total de microorganismos que existen en un ecosistema dado no podemos sacar conclusiones válidas contando con sólo el 1% de la población. Tratando de ampliar la muestra analizada se plantea otra alternativa: la muestra de suelo en cuestión no se siembra en medios de cultivo sino que se le extrae el ADN o una fracción determinada de él, se amplifica por PCR y se comparan por electroforesis las diferentes secuencias encontradas, construyéndose así un fonograma genético. De esta forma podemos tener un valor más real de la diversidad de un ecosistema dado y podemos hacer comparaciones entre distintas muestras que pueden pertenecer a diferentes ambientes.
Escala genética:
Breve clasificación de los métodos disponibles para medir la diversidad genética en los tres niveles descritos por Ledig:
Secuenciación del ADN para algunos loci específicos
Secuenciación de aminoácidos en ciertas proteínas de interés
Análisis de diferencias en constitución proteica por medio de electroforesis (análisis de isoenzimas).
Métodos inmunológicos.
Análisis de diferencias cromosómicas
Morfometría
Pruebas de entrecruzamiento y análisis de progenie
La diversidad demográfica y genética ha sido definida por Ledig como constituida por:
1. La diversidad de alelos del mismo gen dentro de una misma especie.
2. El conjunto de diferencias genéticas que caracterizan a diferentes poblaciones
3. Las enormes bibliotecas de información genética que caracterizan a cada una de las especies.
Según planteó Ledig la diversidad genética puede conceptuarse de manera jerárquica en tres niveles: a nivel de una alelo, a nivel de un grupo de alelos que tienen a variar en conjunto y a nivel de genoma completo de una especie.
Con la extinción de una especie se puede, de manera irreversible, el genoma completo. Pero la diversidad genética puede perderse de maneras mucho más difíciles de evaluar, a través de la pérdida de algunos alelos por medio de la endocría o deriva génica. Cualquier población de plantas o animales que pase por un periodo de número de individuos excepcionalmente bajo perderá variación genética en algunos de sus alelos. Aunque los niveles poblacionales se recuperen posteriormente, la población no será ya la misma, habrá perdido parte de la variación para que pueden operar sobre ella las fuerzas de la selección natural
La diversidad genética puede perderse también a través de la extinción de ecotipos y poblaciones locales. Aunque la especie, como un todo, no enfrente un riesgo concreto de extinción, con la pérdida de ecotipos locales habrá perdido parte de su variación genética. Será una especie más pobre, con menos variabilidad.
7. El ecosistema es el nivel de organización de la naturaleza que interesa a la ecología?
En la naturaleza los átomos están organizados en moléculas y estas en células. Las células forman tejidos y estos órganos que se reúnen en sistemas, como el digestivo o el circulatorio. Un organismo vivo está formado por varios sistemas anatómico-fisiológicos íntimamente unidos entre sí. Un ecosistema es la comunidad y el medio abiótico que le sirve de soporte y que actúan como una unidad. Como sistema está formado por el conjunto de todos los seres vivos (la biocenosis) y el ambiente no vivo (el biotopo) que los rodea, más las relaciones que se establecen entre ellos. Dicho de otra manera: un ecosistema está constituido de múltiples biotopos y biocenosis.
El concepto de ecosistema es adimensional y multiescalar. Es decir, sus límites dependen del problema o fenómeno en estudio. Así, podemos considerar como ecosistema a la zona costera intermareal y también al planeta completo.
Usualmente se les confina dentro de límetes o zonas geográficas con ciertas características climáticas definidas (biomas)
