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PRIMER PARCIAL DE ECOLOGÍA I La Ecología hoy tiene una importancia excepcional porque sustancialmente el sistema social y económico tiene mucho que ver con ella. La Conservación, crecimiento económico y sostenibilidad compiten por los mismos recursos, y el desarrollo económico y social está en juego. La Ecología es una ciencia con base interdisciplinar y proyección transdisciplinar. Se nutre de muchas disciplinas y suministra ideas a otras. Existen muchas definiciones de Ecología, pero recordemos la del Profesor Ramón Margalef, que la concibe como “la Biología de los Ecosistemas”. Por ello debemos definir el concepto de ecosistema, y lo haremos como, siguiendo igualmente al Profesor Margalef, como “un sistema formado por individuos de muchas especies, en el seno de un ambiente de características definibles, implicados en un proceso dinámico e incesante de interacción, ajuste y regulación, expresable bien como una secuencia de nacimientos y muertes, o bien como un intercambio de energía, y uno de cuyos resultados es la evolución a nivel de las especies y la sucesión a nivel del sistema completo”. Igualmente, podemos definir al ecosistema como una porción de biomasa cuyo soporte es un flujo de energía. Para los ecólogos el ecosistema muestra propiedades emergentes o derivadas. Los sistemas naturales donde se desarrollan los ecosistemas muestran procesos a una dimensión espacial y temporal variada. El objeto de estudio de la Ecología es el ecosistema, una forma de interpretar la Naturaleza, con aproximaciones reduccionistas (ecosistema como concepto) y holistas (sistema con propiedades emergentes). Las propiedades emergentes son para muchos una de las esencias del concepto de ecosistema. La forma moderna de aproximarse a la Ecología no pierde de vista el impacto humano, estableciendo relaciones funcionales entre Biosfera y Antroposfera. Debemos recuperar el concepto de Noosfera. Noosfera. La Ecología proporciona las bases para el Desarrollo Sostenible. El concepto de huella ecológica (hectáreas/habitante) es hoy de gran utilidad para valorar el funcionamiento de nuestro sistema social en relación con los impactos que genera. La Ecotopia es posible. RAMÓN MARGALEF “LA BIOLOGÍA DE LOS ECOSISTEMAS” Sistema formado por individuos de muchas especies, en el seno de un ambiente de características definibles, implicados en un proceso dinámico e incesante de interacción, ajuste y regulación, expresable bien como una secuencia de nacimientos y muertes, o bien como un intercambio de energía, y uno de cuyos resultados es la evolución de las especies y la sucesión a nivel del sistema complejo. 2 NICHO ECOLÓGICO Posición relacional de una especie o población en un ecosistema REDUCCIONISMO

Se pueden aplicar las propiedades de entidades de orden superior a partir del conocimiento de las unidades que lo constituyen tomando como referencia la TEORÍA DE LA EVOLUCIÓN. Por lo tanto, el todo (ecosistema) no es más que la suma de sus partes. HOLISTA Consideran el todo más que la suma de las partes ya que otorga al ecosistema propiedades que no pueden explicarse a partir del conocimiento preciso de sus componentes individuales, comunidades de organismos y medio físico, sino que también hay que incluir el estudio de las relaciones entre todos sus componentes, adquiriendo así el ecosistema propiedades organísmicas. NEGUENTROPÍA DE SCHRODINGER Los seres vivos no contravienen el segundo principio de la termodinámica ya que exportan desorden al medio al tratarse de sistemas abiertos DEFINICIONES DE ECOSISTEMAS 1. La de Ramón Margalef 2. Toda unidad o pieza de la Biosfera capaz de soportar un flujo de energía que permita simplemente el mantenimiento de la vida en alguna de sus facetas. 3. Porción de biomasa cuyo soporte es un flujo de energía. DESARROLLO SOSTENIBLE Actividad económica y social que satisface las necesidades de la generación presente sin afectar a la capacidad de las generaciones futuras de satisfacer sus propias necesidades. 3 niveles: 1. Sostenibilidad económica: engloba el crecimiento industrial, agrícola, pesquero, ganadero… 2. Sostenibilidad ecológica: preservación de la biodiversidad, la conservación de los recursos y el mantenimiento del medio ambiente limpio. 3. Sostenibilidad social: mantenimiento del estado de bienestar, la participación y equidad social. 3 HUELLA ECOLÓGICA Es una mediad del impacto ambiental generado por una forma de organización humana sobre el medio teniendo en cuenta los ambientes de entrada y salida. Se expresa como la cantidad de área productiva valorada en hectáreas/ habitantes necesarias para producir los recursos que consumimos, asimilar los residuos generados y absorber el dióxido de carbono expulsado a la atmósfera, calculándose el valor medio mundial en 2,3 hectáreas/habitante. PREGUNTAS TIPO TEST 1. En la definición de ecosistema del Profesor Margalef figura explícitamente el concepto de nicho ecológico. FALSO 2. El Principio de Recolección Sostenible dice que la tasa de consumo de un recurso potencialmente renovable debe ser inferior a su tasa de renovación. VERDADERO 3. El concepto de huella ecológica se suele expresar en gigacalorías/año. FALSO

4. El valor medio de la huella ecológica mundial es de 4,0 hectáreas. FALSO 5. La existencia de la capa de ozono no es un mecanismo homeostático. FALSO 6. El punto de vista reduccionista del ecosistema nos conduce a la idea de ecosistema como concepto. VERDADERO 7. El enfoque cibernético del ecosistema tiene un punto de reduccionismo. VERDADERO 4 Resumen. Un sistema se puede definir como un conjunto estructurado de elementos, constituidos por componentes o variables que presentan relaciones entre sí y que operan de forma conjunta de acuerdo con ciertas pautas observables. Es una definición muy general y el concepto de ecosistema entre en ella, ya que definimos el ecosistema como un sistema. En esencia un sistema es un complejo de elementos interactuantes. El tipo de sistemas que trataremos, como el ecosistema, son sistemas de energía, en concreto sistemas abiertos de energía; los sistemas de energía pueden ser abiertos, cerrados o aislados. Los sistemas se componen de elementos estructurales y elementos funcionales. Los sistemas naturales son complejos. El término complejidad no solo implica estar formado por muchas partes sino también que éstas partes a su vez están interrelacionadas. La complejidad tiene tres características básicas: cantidad o diversidad, organización y conectividad. Cualquier sistema de energía precisa de ambientes de entrada y ambientes de salida. Un ecosistema precisa de ambos. Por ejemplo, una ciudad. Precisamente el funcionamiento dependiente de ambientes de entrada y salida da sentido al concepto de huella ecológica. Con frecuencia los sistemas alcanzan un estado denominado “estado estable de equilibrio dinámico”. El ajuste entre partes del sistema ante un cambio conduce al concepto de retroalimentación. Cuando el efecto del cambio es el de neutralizar la perturbación y regresar al estado inicial previo al cambio la retroalimentación es negativa. Cuando el efecto es intensificar la perturbación y provocar que el cambio continúe en la misma dirección iniciada se habla de retroalimentación positiva. El sistema se regula con retroalimentaciones negativas, más conservadoras, generando homeostasis. El concepto de equilibrio implica la existencia de balances entre los sistemas y sus entornos. Pueden ser inestables, estables, dinámicos y dinámicos metaestables. Existen un conjunto de características generales de los sistemas, definiremos doce, que son muy importantes. 1. Los sistemas se pueden modelar. 2. Podemos realizar modelos ecológicos, que son la expresión formal de las relaciones entre las entidades de un ecosistema definidas en términos lógicos o matemáticos. Hay numerosas razones para justificar la realización de modelos en Ecología. 3. Los sistemas abiertos de energía son complejos. 4. El término complejidad no sólo significa “tener muchas partes” sino también que esas partes

están interrelacionadas y son dependientes unas de otras (la raíz latina de “complejo” significa “entretejido” o “trenzado”). 5. Complejidad y Caos son dos fenómenos que, si se estudian, podrían permitir conocer aspectos fundamentales de la ciencia, la economía, la sociología o la política. 6. Los sistemas complejos a nivel macroscópico, en superficie, podrían estar generados por un conjunto relativamente simple de subprocesos, a escala inferior. 7. La capacidad de autoorganización es una propiedad general de los sistemas abiertos, es decir, de los sistemas en los cuales es posible el intercambio de energía con el medio ambiente. 8. La formación de estructuras tiene lugar lejos del equilibrio, en el marco de las estructuras disipativas. 9. Los procesos que transcurren en sistemas alejados del equilibrio se caracterizan por la nolinealidad, y la posibilidad de controlar el sistema, y la retroalimentación. 10. En los sistemas abiertos variando el flujo de materia y energía del exterior se pueden controlar los procesos y dirigir la evolución de los sistemas hacia estados cada vez más alejados del equilibrio. 5 11. Durante los procesos de no-equilibrio para cierto valor crítico del flujo exterior, pueden surgir estados ordenados (crearse estructuras disipativas) a partir de los estados de desorden y caóticos, a costa de pérdida de estabilidad. 12. Los sistemas complejos adaptativos parecen estar inevitablemente en el límite del caos, moviéndose en un espacio de parámetros, en un lugar de máxima capacidad para el cómputo de la información, se procesa el máximo de información, decir, los sistemas caminan hacia la creatividad máxima que se alcanza en el límite del caos. En el seno del ecosistema, un sistema complejo, adaptamos las interacciones internas (entre los genes de las especies) y externas (el modo que una especie interacciona con otra), vemos cómo funciona el sistema, cómo cambia la eficacia biológica media entre las diferentes combinaciones de interacciones. La nueva definición de sistema caótico sería, un sistema caótico es un sistema que es sensiblemente dependiente de cambios interiores de las condiciones iniciales. La sensibilidad a los cambios exteriores, necesariamente, no implica caos. El Paradigma del Caos: desorden a pequeña escala y orden a gran escala. La Teoría de la Percolación se aplica a muchos campos de la Ecología en relación con aspectos espaciales. HOMEOSTASIS Proceso que permite el mantenimiento de condiciones interna de un individuo dentro de un rango que define su integridad ADAPTACIONES AL MEDIO

• Adaptaciones fisiológicas • Adaptaciones morfológicas: regla de Bergmann; el tamaño corporal aumenta en especies de temperaturas frías. Regla de Allen. El tamaño de extremidades se a chica en especies o géneros de temperaturas más frías. • Etológicas: Comportamiento social, uso cuevas, solearse, movimientos, migraciones, otros. FITNESS (EFICIENCIA ECOLÓGICA) Es la capacidad relativa de un genotipo a dejar genes en la próxima generación. Reúne todo lo que importa en la selección natural (el individuo más apto es aquel que en su expresión conjunta incluye su capacidad de sobrevivir, encontrar pareja, producir descendiente y dejar sus genes en la siguiente generación. La eficacia mide la habilidad que tienen los distintos individuos para sobrevivir y reproducirse en su ambiente. El término es relativo de unos individuos a otros y solo tiene sentido cuando se relaciona con fenotipo. La eficacia es una propiedad que se posee en virtud de la morfología, comportamiento, fisiología o cualquier otro factor fenotípico. Por tanto la eficacia hace referencia no sólo a un atributo del individuo, sino a todo el diseño. La eficacia es el resultado de confrontar este fenotipo con el ambiente donde vive el organismo. Es un concepto específico de un ambiente determinado. 6 PRINCIPIO DE LA REINA ROJA: Postula que el cambio continuo (adaptación continua) es necesario para mantener el fitness (en un máximo) que es relativo al ambiente que varía continuamente. MECANISMOS DE LA EVOLUCIÓN: VARIABILIDAD GENÉTICA: Mutaciones, flujo genético, y sexualidad. Solo hay evolución cuando hay un cambio en la frecuencia génica de una población con el paso del tiempo. Estas diferencias genéticas son heredables y se pueden transmitir a la siguiente generación, que es lo que realmente importa en la evolución; el cambio a largo plazo. La selección natural es la suma de variación+reproducción diferencial+herencia. La mayoría de las poblaciones no siguen la regla del equilibrio de Hardy-Weinberg La deriva genética es el cambio aleatorio en la frecuencia de los alelos entre una generación y la siguiente, y es un proceso estocástico en el que el azar juega un importante papel a la hora de determinar si un ejemplar sobrevivirá y se reproducirá. Las diferencias de fitness entre los individuos conducen a cambios en las frecuencias génicas de una población. Este proceso se denomina SELECCIÓN NATURAL. LOS TRES PILARES BÁSICOS DE LA ECOLOGÍA EVOLUTIVA SON; EL FITNESS, LA SELECCIÓN NATURAL, Y LA ADAPTACIÓN. TIPOS DE SELECCIÓN: • SELECCIÓN DIRECCIONAL: Selecciona negativamente a la población representada en uno de los

extremos de la gráfica. Esto provoca un desplazamiento de la media hacia el lado contrario de donde fue la selección negativa. También puede dar una variación de la varianza. • SELECCIÓN ESTABILIZADORA: Los dos extremos de la gráfica están siendo seleccionados en contra. La media no varía, sino que se marca, pero disminuye el rango de variabilidad. • SELECCIÓN DISRUPTIVA: La selección negativa es contra la media, por lo que la población que aparecería sería bimodal (con dos modas). Esta población, en el tiempo, podría (o no) dar dos especies diferentes. ESPECIACIÓN Proceso mediante el cual una población de una determinada especie da lugar a otra u otras poblaciones o linajes, aisladas reproductivamente de la población anterior que con el tiempo irán acumulando diferencias genéticas hasta formar una nueva especie. 7 AISLAMIENTO REPRODUCTIVO: • Aislamiento ecológico: Cuando distintas poblaciones se adaptan a vivir en distintos hábitats, caracterizados por diferencias de iluminación, temperatura, humedad relativa y otras variantes ecológicas, dentro un mismo ecosistema. • Aislamiento etológico: Cuando se crean o modifican señales de atracción, apaciguamiento, cortejo sexual, etc. que provocan atracción, huida o ataque. • Aislamiento sexual: Cuando se producen variantes en los órganos reproductores o en la morfología de los gametos que dificultan o impiden la cópula. • Aislamiento genético: Habitualmente derivado de la aparición de cambios cromosómicos que producen esterilidad o falta de viabilidad de los híbridos. TIPOS DE ESPECIACIÓN • Especiación alopátrica: aparece una barrera física y separa la población. Con el tiempo, cada grupo se va adaptando a su ambiente, aparece el aislamiento y se genera una nueva especie • Especiación parapátrica: se da en las especies colonizadoras o de movilidad reducida. Un grupo se separa de la población, aparece el aislamiento reproductivo y se genera una nueva especie. • Especiación simpátrica. Aparece en el mismo seno de la población. Aparece polimorfismo, que hace que surja aislamiento reproductivo, y se genera una nueva especie. PREGUNTAS DE DESARROLLO 1. Características generales de los sistemas de energía. 1. Los sistemas tienen límites (fronteras, simétricas o asimétricas) que los confinan en el espacio separándolos de su entorno. 2. Los elementos de un sistema son las diferentes clases de sustancias que los componen (elementos químicos, moléculas, plantas, animales). Cada elemento es una unidad que tiene una existencia real en el espacio y en el tiempo. Los elementos tienen un conjunto de atributos (estados) que pueden ser

cuantificados. 3. Entre los diferentes elementos se establecen relaciones que sirven para definir y establecer la organización del sistema 8 4. El estado de un sistema está definido cuando cada una de sus propiedades (elementos y relaciones) tiene un valor numérico. 5. Los sistemas tienen entradas y salidas de energía 6. Los sistemas muestran rutas de transporte y transformación de la energía. 7. La materia se transporta y se transforma en los sistemas. h) Los sistemas almacenan materia y energía. 8. Los sistemas en su evolución tienden a alcanzar un equilibrio dinámico en el cual, aproximadamente, la tasa de entrada de energía y materia iguala a la tasa de salida, siempre que se conserven constantes los almacenamientos. 9. Los sistemas adquieren nuevos equilibrios dinámicos cuando cambian las tasas de entrada o salida de energía o materia. 10. Los almacenamientos de energía y materia incrementan cuando la tasa de energía y materia que cruza sus límites incrementa. 11. Los almacenamientos de energía y materia disminuyen cuando la tasa de energía y materia que cruza sus límites disminuye. 12. A mayor almacenamiento de energía y materia menor respuesta del sistema a cambios en las entradas o salidas de energía o materia 4. ¿Qué es un modelo ecológico? ¿Cuáles son las razones para utilizarlos? Es la expresión formal de las relaciones entre las entidades de un ecosistema definidas en términos lógicos matemáticos o físicos. La palabra formal nos indica que la expresión final debe poder ser verificada con la realidad. Razones para su utilización: • Necesidad de encontrar maneras simples de expresar las relaciones entre las entidades básicas para la resolución de un problema. • Los modelos reducen la ambigüedad y describen la complejidad con la máxima parsimonia. • Son idóneos para percibir nuestro conocimiento real de la función del ecosistema debido a la dificultad de comprensión de los mismos, tanto los simples como los modificados deliberadamente. • La escala tanto espacial como temporal de los procesos en los ecosistemas. • La imposibilidad de realizar experimentación sobre determinados temas. 5. Retroalimentación: concepto, tipos y papel en los sistemas. La retroalimentación se basa en cadenas cerradas de relaciones causales. Existen dos tipos: a) Bucles positivos: son aquellos en los que la variación de un elemento se propaga a lo largo del

bucle de manera que refuerza la variación inicial, generándose un comportamiento explosivo. b) Bucles negativos: una variación de un elemento se tramite a lo largo del bucle de manera que ocasiones alteración que contrarresta la variación original, determinando una acción autocorrectora. La retroalimentación conlleva a 2 casos posibles, bien al aumento de las divergencias (positiva) o a las convergencias hacia un mismo fin (negativa). 6. Características de los sistemas complejos. ¿Cuál es la causa de la complejidad de los sistemas?: los componentes que lo integran y sus interacciones. Los sistemas de energía abiertos son complejos por: Un sistema complejo está constituido por una gran variedad de componentes o de elementos dotados de funciones especializadas. Estos elementos están organizados en niveles jerárquicos internos. Los diferentes niveles y elementos individuales están unidos por una gran cantidad de enlaces, de lo que resulta una elevada cantidad de interconexiones. Las interacciones entre los elementos de un sistema complejo son no lineales 9 7. Fractalidad Un fractal es un objeto de configuración tenue y esparcida. Si lo ampliamos, nos mostrará una serie repetitiva de niveles de detalle, de modo que a todas las escalas a que se examine la estructura que ofrezca será similar. El estudio de la dimensión fractal permitía comparar zonas con distintos tipos de manchas. Es una medida de complejidad: paisajes con manchas pequeñas numerosas frente a otros con grandes manchas. 8. Criticalidad Autoorganizada Esto concepto lo lleva a cabo Per Bak. Es relevante. Pone como ejemplo para explicar el concepto un montón de arena en la playa sobre una superficie plana al cual se le añade más arena dejándola caer desde arriba. El montón cuando no recibe más arena adicional representa el sistema en equilibrio en el estado crítico. Y las avalanchas de toda la gama de tamaños provocadas por perturbaciones de la misma magnitud (otro grano de arena) representan una distribución exponencial de la respuesta: la marca de un sistema que ha alcanzado él solo el estado crítico. El límite del caos. Las respuestas grandes son escasas, las respuestas pequeñas son com...