¿Cómo afectan los factores abióticos la permanencia, abundancia y distribución de los organismos?

La distribución de los organismos está determinada por los factores ambientales bajo ciertos “límites de tolerancia”; una especie se desarrolla dentro de determinados niveles de luz, presión, salinidad, temperatura, etc.; sí estos cambian sobrepasando los límites de tolerancia, entonces los organismos enferman, emigran o mueren. A este concepto general se le conoce como la “Ley de la tolerancia”, la cual señala que “para cada uno de los factores abióticos, un organismo tiene límites de tolerancia dentro de los cuales puede sobrevivir”.

Cualquier factor que contribuya a la disminución de la tasa metabólica o el potencial de reproducción de los organismos en un ecosistema se conoce como factor limitante.

La ley de la tolerancia se dedujo como resultado del trabajo de dos investigadores: Justus Von Liebig, fisiólogo alemán, y V. E. Shelford, ecólogo norteamericano. En 1840 Liebig, precursor del estudio de los diversos factores sobre el desarrollo de las plantas, observó que el rendimiento de los cultivos a menudo era limitado, no por los elementos nutritivos empleados en grandes cantidades sino por algún nutriente, por ejemplo, el boro que sólo era requerido en cantidades pequeñas; como consecuencia formuló la “Ley del mínimo”, la cual establece que “el crecimiento de un vegetal depende del nutriente que retiene en menor cantidad”.

Esta ley, formulada para algunos factores químicos puede generalizarse e incluir otros factores pues todo organismo necesita, para vivir y desarrollarse dentro de un determinado medio, de cierto número de condiciones.

En 1913, V. E. Shelford amplió el concepto de la ley de la tolerancia añadiendo que “cuando hay un exceso de cierto elemento puede ser un factor limitante tanto como la deficiencia”, con lo cual, se reconoce que los organismos poseen un máximo ecológico, así como un mínimo, con un margen entre uno y otro que representan los límites de tolerancia que se encuentran definidos por los extremos de los factores abióticos de los que ellos dependen. (Gráfica l).

Gráfica No. 1 Distribución de una población en su rango de tolerancia.

Como puede verse en esta gráfica la reproducción de cualquier organismo, está restringida y su supervivencia amenazada cuando las condiciones se encuentran cerca del limite de tolerancia superior (máximo) o inferior (mínimo). De la misma forma los organismos serán más abundantes dentro del intervalo óptimo. Pero el ambiente no es estático, siempre está cambiando y seguramente una o más variables salgan del límite de tolerancia en cualquier momento, provocando la disminución en el número de organismos. Por ejemplo: cuando escasea el nitrógeno en el suelo la resistencia de la hierba a la sequía se reduce y por lo tanto requiere más agua para evitar el marchitamiento.

Algunos peces, tienen un rango de tolerancia tan estrecho para la temperatura, que una mínima variación en los grados, puede provocar la desaparición de la población entera.

En el caso del hombre, se sabe que durante la infancia se tiene un rango de tolerancia para la temperatura más angosto que en la etapa adulta.

Con base en lo anterior, podemos decir que un organismo tiene mayores posibilidades de estar extensamente distribuido y de sobrevivir mientras más amplios sean sus intervalos de tolerancia para todos los factores. Para indicarlo se utiliza el prefijo “euri”, que señala que el organismo tiene límites amplios de tolerancia, y “esteno” para señalar límites restringidos o bajos, con la terminación que alude al factor ambiental en estudio.

A continuación se presenta una lista de los términos utilizados para ambos intervalos de tolerancia asociados a diferentes factores abióticos

EL ORGANISMO ES

Para el factor:

• Temperatura Euritérmico Estenotérmico
• Agua Eurihídrico Estenohídrico
• Salinidad Eurihalino Estenohalino
• Alimento Eurifago Estenófago
• Presión Euribárico Estenobárico
• Luz Euriofótico Estenofótico

Enseguida se presentan algunos ejemplos:

Entro los peces, la trucha suele ser estenoterma en comparación con la lobina pues no es capaz de tolerar un intervalo tan amplio de temperatura, es decir, que si por algún motivo el Sol elevara la temperatura del agua unos cuantos grados, la trucha se muere y la lobina puede sobrevivir. Los organismos con amplios íimites de tolerancia para un factor, no necesariamente implica que también tengan limites amplios para todos los factores. Por ejemplo: una planta puede ser euriterma, pero estenohídrica (que tiene limites estrechos de tolerancia para el agua); o un pez como la trucha puede ser estenotermo pero eurifago (que se alimenta de una amplia variedad de alimentos).

Es importante mencionar que entre las formas estenohalinas y eurihalinas la distinción es relativa ya que las diferencias están reguladas por el tipo de adaptación que presentan las especies.

Con base en lo anterior, se puede decir que el intervalo de tolerancia de los organismos, determina su capacidad para funcionar en diferentes condiciones ambientales, ya que, por medio de la evolución, se han desarrollado varias formas complejas para ampliar dichos márgenes de tolerancia. Así la distribución geográfica de los organismos estará determinada por los factores limitantes y esto definirá su hábitat y nicho ecológico.

El hábitat se define como “el lugar específico que ocupa cada uno de los organismos que habita en un ecosistema”, en tanto que el nicho ecológico, “es la función que desempeñan los organismos dentro de su comunidad”. P. Odum plantea que para comprender el nicho ecológico de un organismo se debe conocer:

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Tipo de alimentación

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Actividades que realiza

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Fuente de energía que utiliza.

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Influencia que tiene o ejerce en los organismos que lo rodean.

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Velocidad de su metabolismo.

Son ejemplos de nicho ecológico: la posición trófica que ocupa el organismo en el ecosistema (como productor, consumidor o desintegrador); un tronco caído, o un nido en un bosque; a veces una especie ocupa en las distintas etapas de su vida diferentes nichos ecológicos, como la mariposa (figura 19).

Figura 19. Nichos ecológicos de la mariposa: a) huevo, b) oruga, c) crisálida, d) mariposa adulta.

Las siguientes figuras ilustran otros ejemplos de nicho ecológico:

Figura 20. Colibrí extrayendo el néctar de una flor. Figura 21. Lombriz en su galería excavando en el suelo.

Figura 22. En los nidos de las hormigas las celdas sirven para: guardar pupas, larvas o huevos; otra habitación acoge a la reina rodeada de obreras.

Figura 23. Nichos ecológicos de las lechuzas cavadoras; serpiente de cascabel y de un hurón de pies negros comiéndose un tejón. (Tomada de Timbergen, N. Conducta Animal Time-Life).

Haciendo una analogía se puede decir que el hábitat de un organismo es su domicilio, y el nicho ecológico, en términos biológicos, es su profesión.

Para el estudio de este tema en Ecología es necesario primero revisar que esta palabra poblaciones, se menciona en Biología 1 al referimos a Diversidad ahí se define que es una población, así también se menciona en Biología II al referimos a la ley de Hardyweinberg, para introducir el análisis de Evolución, ¿puedes recordar esa definición? o ¿puedes mencionar algunos ejemplos de poblaciones?

Desde luego que las poblaciones forman parte del ambiente, donde solo basta con observar para responder después ¿los organismos que te rodean son diferentes? ¿Puedes mencionar algunos grupos de organismos que presenten característicassimilares? Además, estos ¿viven aislados o puedes mencionar un lugar donde se les localice, una zona? Cómo grupo, ¿presenta características diferentes a las que presenta uno solo de los integrantes del grupo? También seria importante que pienses si a través del tiempo esos grupos de organismos que pudieras ubicar en una zona ¿permanecen iguales a través del tiempo o presentan diferencias después de un lapso de tiempo? De presentar modificaciones ¿puedes mencionar alguna o algunas? ¿Será que el ambiente que las rodea influye en esos cambios o no tienenada que ver? Si consideraras que si hay influencia del ambiente sobre los cambios que presentan los conjuntos de organismos semejantes ¿podrían mencionarse cuales serian esos elementos del medio que influyen para que los cambios se presenten en ese conjunto?

Otro punto que es importante que analices es, si tu como ser humano que eres

¿perteneces a un grupo de organismos que presenta características similares o eres diferente? En general ¿todos los seres humanos presentan características similares entre ellos? ¿Cuáles serian las diferencias entre un grupo de sereshumanos y un grupo de amibas o un grupo de jirafas o de simios? ¿El grupo de seres humanos ha permanecido igual a través del tiempo o ha sufrido cambios,considerando tal vez desde el grupo de hombres prehistóricos? ¿Cuáles serian esos cambios, puedes mencionar algunos? ¿Que elementos del medio haninfluido en esos cambios? O bien ¿qué elementos han evitado que el medio influya en esos cambios?

En los fascículos anteriores estudiaste la forma en que se inicia la Ecología, los elementos que constituyen el ambiente, la importancia de cada uno de ellos, la influencia de los aspectos físicos sobre los seres vivos, manifestado en los principios ecológicos de la tolerancia y en las adaptaciones que los organismos presentan, así también en el segundo fascículo estudiaste las características y dinámica de las poblaciones, para comprender como la interacción entre potencial biótico y resistencia ambiental determina el crecimiento de las mismas, en el que influenciarían desde luego elementos como la migración, la competencia. Por último, se presenta a la población humana como un ejemplo de población con características específicas, las que la han llevado a la explosión demográfica y con ello a problemáticas complejas cuyas repercusiones son cada vez más graves para otras poblaciones y para la misma población.

En este fascículo

¿Qué Aprenderás?

Las características generales de la comunidad, del ecosistema y de la biosfera, así como de sus recursos naturales.

Como resultado del flujo de energía y materia, se fija energía solar y se trasforma en biomasa por acción de los vegetales o productores y denomina productividad primaria a la cantidad de energía solar fijada en forma de compuestos orgánicos por el vegetal y se mide por la velocidad con la cual un ecosistema acumula biomasa (Vázquez T.G.A.M).

La productividad primaria depende de varios factores, entre los que destacan: la cantidad de vegetales y la energía solar que llega a una zona.

Considerando estos elementos entendemos que la productividad no es igual en todos los lugares del planeta, ya que sabemos que en lugares del planeta, ya que sabemos que en lugares tropicales la productividad será mayor y disminuirá en donde la radiación solar no llega con eficiencia, por ejemplo, en los polos y en los océanos.

Sin embargo, la materia orgánica formada, por fotosíntesis en el vegetal es utilizada por el mismo mediante su respiración para transformarla en la energía necesaria para realizar sus procesos vitales, al procesar esa materia orgánica y liberar la energía que contiene transformándola en ATP a la vez parte de esa energía, en forma de calor. De esta forma la productividad primaria disminuirá, para dejar una productividad primaria neta que resulta de restar la materia orgánica utilizada por el vegetal para sobrevivir, de la cantidad total que produjo al fijar energía durante la fotosíntesis, así la productividad primaria, puede clasificarse en productividad bruta, toda la energía que fija el vegetal y productividad neta la que resulta de restar la energía que se consume en los procesos vitales de la que se hubiera fijado.

La productividad neta es entonces el resultado de la diferencia entre energía total fijada por el vegetal y la que consume para realizar procesos vitales como ya se ha mencionado. Asimismo este proceso del vegetal son los que le permiten fabricar tejidos, crecer y reproducirse. Al crecer aumenta la biomasa y al reproducirse generan una renovación de ésta.

Como resultado de estos procesos el vegetal sobrevive y es utilizado como alimento para los herbívoros y estos a la vez vuelven a producir transformaciones para dar lugar a la productividad secundaria.

Cuando los herbívoros se alimentan a partir de los vegetales, digieren y asimilan una parte del alimento y el resto es devuelto al medio en forma de excremento. La parte asimilada constituye la producción secundaria y será lo que realmente ocupan los animales para crecer, respirar y reproducirse. Por otra parte, para medir la biomasa se utilizan unidades de peso y para la productividad se usan unidades de calor como calorías, kilocalorías, etcétera.

Así en resumen la productividad se divide en:

a) Productividad primaria o la cantidad de energía que fija el vegetal en forma de biomasa en un lapso de tiempo determinado.

b) Productividad primaria bruta que es toda la energía que fija el vegetal.

c) Productividad primaria neta que resulta de restar de la productividad primaria bruta, la energía utilizada por el vegetal para sus procesos vitales.

d) Productividad secundaria es la energía fijada en un nivel superior al de los productores.

Responde brevemente:

¿Qué relación existe entre la productividad neta y la productividad secundaria?

Ley de Diezmo Ecológico

Al aplicar las leyes de la termodinámica al flujo de energía y materia y a la formación de biomasa, se ha considerado que al pasar de un nivel trófico a otro se obtiene sólo el 10% de la energía que se obtuvo en el nivel precedente, lo que significa que, de un 100% de energía capturada, los organismos ocupan el 90% en su metabolismo, movimiento, transporte, etc. almacenando en su estructura un 10% del total consumido para ser aprovechado por el siguiente nivel trófico. Este fenómeno se conoce en Ecología como Ley de Diezmo Ecológico, cuyo enunciado dice en concreto: “Sólo el 10% de la energía fijada en un nivel trófico es utilizado por el siguiente nivel”.

Analizando este enunciado observamos que un vegetal aprovecha el 90% de la energía solar que fija para realizar sus funciones de sobrevivencia y en caso de servir de alimento a algún herbívoro esto sólo podrá utilizar el 10% de toda la energía que fijó el vegetal. A su vez el herbívoro utiliza el 90% de esa cantidad que recibió para sobrevivir, y en caso de servir de alimento a algún carnívoro éste, sólo podrá utilizar el 10% de la cantidad que recibió el herbívoro.

Lee con atención lo siguiente y realiza lo que se pide en cada inciso.

Únicamente 40 millones de Megawatts* e la energía total que llega a la superficie terrestre es aprovechada por los vegetales para realizar la fotosíntesis. Con base en esta información y en la Ley de Diezmo Ecológico calcula: a) La cantidad de energía que utilizan los productores (vegetales) y la que dejan

disponible para los consumidores primarios (herbívoros).

b) La energía que utilizan los consumidores primarios y la que dejan disponible para los consumidores secundarios (carnívoros).

c) La energía que utilizan los consumidores secundarios y la que dejan disponible para los desintegradores.