Cap Iii. Organismos m4756

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTIN FACULTAD DE DERECHO Y CIENCIAS POITICAS

Escuela Profesional de Derecho y Ciencias Politicas

CURSO DE ECOLOGÍA

Capitulo III: Organismos ó Individuos Docente: Ing. M.Sc. Manuel Ramirez Navarro

ORGANISMO Es un conjunto material de organización compleja, en la que intervienen sistemas de comunicación molecular que lo relacionan internamente y con el medio ambiente en un intercambio de materia y energía de una forma ordenada, teniendo la capacidad de desempeñar las funciones básicas de la vida que son la nutrición, la relación y la reproducción, de tal manera que los seres vivos actúan y funcionan por sí mismos sin perder su nivel estructural hasta su muerte.

• Condiciones abióticas: Temperatura, humedad, pH, salinidad, sustrato. • Factores de sitio o hábitat: 

Clima:

Radiación, temperatura, humedad relativa, viento, etc.  Topografía: Exposición, fisiografía, etc.  Suelo: Textura, estructura, pH, minerales, etc. • Factores bióticos: Asociación de plantas, animales etc.

Los

organismos aprovechan los factores como recursos, usando el agua, la luz, el CO2, los nutrientes y también otros organismos como recursos. En

otras palabras, los recursos utilizados por las plantas son luz (fotosíntesis), calor (energía procesos metabólicos), agua (funcionamiento y transporte celular), Compuestos químicos (nutrientes, O2).

• Factores mecánicos como fuego, viento, nieve (modifican otros factores). • Los recursos también pueden ser limitados o ilimitados. • Caso ejemplo: Energía solar.

Agua:

Recurso importante, que se estudia generalmente cuando es factor limitante.

Clima:

Conjunto de condiciones atmosféricas. Los principales factores son precipitación y temperatura, después el viento.

Ley del mínimo: LIEBEG, 1840. Ej. Cantidad mínima de magnesio para cultivo (factor limitante).

Ley de la tolerancia: SHELFORD, 1913. Ley de máximo, ante ciertas concentraciones de elementos la vida ya no es posible.

Ley del mínimo • Justus Liebig en 1840. Pionero en el estudio del efecto de diversos factores sobre el crecimiento de las plantas. • La afirmación de Liebig de que "el crecimiento de una planta depende de los nutrientes disponibles sólo en cantidades mínimas" ha llegado a conocerse como "ley" del mínimo de Liebig.

• Reenunciada por Bartholomew (1958) para que fuese aplicable al problema de la distribución de especies y que tuviera en cuenta los límites de tolerancia de la manera siguiente:

• La distribución de una especie estará controlada por el factor ambiental para el que el organismo tiene un rango de adaptabilidad o control más estrecho.

• Es importante enfatizar que tanto demasiado como demasiado poco de cualquier factor abiótico simple puede limitar o prevenir el crecimiento a pesar de que los demás factores se encuentren en, o cerca de, el óptimo. • Esta modificación de la ley del mínimo se conoce como la Ley de los Factores Limitantes. El factor que esté limitando el crecimiento (o cualquier otra respuesta) de un organismo se conoce como el factor limitante.

EL FITNESS O EFICACIA

El fitness es una forma de evaluar la adecuación del ajuste entre un tipo de organismo y su ambiente: La contribución esperada de un alelo, genotipo o fenotipo a las generaciones futuras.

El fitness está determinado por la contribución proporcional que cierto tipo de individuo hace a las futuras generaciones de la especie.

Los individuos más aptos (de mayor "fitness") dentro de determinada población son aquellos que dejan el mayor número de descendientes.

Los individuos están caracterizados por un genotipo: su composición genética y por un fenotipo que es la expresión del genotipo modelada por el ambiente.

“El más fuerte”, es el que tiene mayor éxito reproductivo. Este se mide por fitnes o adecuación biológica.

N° descendientes individuo X Fitnes=

----------------------------------------------------------N° descendientes que deja el de mayor éxito

NICHO ECOLOGICO Los factores abióticos influyen en la sobrevivencia y la reproducción (para reproducirse hay que sobrevivir).

El nicho ecológico: es el conjunto de condiciones bióticas y abióticas en el cual el organismo puede desarrollarse y reproducirse.

El nicho ecológico La definición aceptada actualmente fue propuesta en 1957 por HUTCHINSON: • Unidimensional • Bidimensional • Tridimensional

En la figura se observa que existe un rango de temperatura óptimo para que una especie pueda alcanzar su mayor fitnes. Existen muchos otros factores o variables que definen el nicho ecológico.

Clasificación Organismos Autotrófos: Son organismos capaces de sintetizar sus metabolitos esenciales a partir de sustancias inorgánicas

Los productores son los organismos autótrofos y en especial las plantas verdes, que ocupan el primer nivel trófico.

Heterótrofos: Son aquellos que deben alimentarse con las sustancias orgánicas sintetizadas por otros organismos, bien autótrofos o bien heterótrofos como ellos.

1.Descomponedores: Consumen las plantas y animales, así como los productos de desecho de la digestión, los heterótrofos son principalmente bacterias y hongos. 2.Parásitos

3.Predadores (Hervívoros y Carnívoros)

Especialistas: Organismos que se alimentan en un rango muy estrecho de recursos. Generalistas: Organismos que se alimentan en un rango muy amplio de recursos. Casos Ejem : ¿En zonas áridas o semiáridas, convendrá ser generalista especialista?

Ciclo de vida: Enumeración de eventos entre un período a otro. Ejemplo plantas: Semillas -> germinación -> plántulas -> juvenil -> adulto -> reproducción Ejemplo insectos: Huevos -> larvas -> pupas -> adultos

Los datos de las tablas de vida proporcionan antecedentes para analizar el estado de las poblaciones. Ej. Patrón de Mortalidad Según como sea la curva, se puede inferir que:

I : Los individuos se mueren viejos. II : La tasa de mortalidad es constante. III : La mortalidad se concentra en las etapas juveniles.

¿QUÉ ES LA VIDA?

Las características de los seres vivientes • La palabra vida no tiene una definición sencilla. • Se reconocen ciertas características que tienen los seres vivientes: – Capacidad de crecer. – Responder a estímulos. – Reproducirse.

Las características de los seres vivientes • Todos los seres vivientes tienen la misma estructura básica: la célula. • Organismos unicelulares: ameba. • Organismos pluricelulares: roble.

El crecimiento • El crecimiento es un aumento en la masa viviente. • Muchos organismos también crecen aumentando el número total de células – Comparación unicelulares y multicelulares. • Crecimiento por asimilación.

La reproducción • La reproducción es el proceso mediante el cual se producen nuevos individuos. • Es necesaria para la supervivencia de un grupo de seres vivientes (extinción). – R. Asexual. – R. Sexual.

REPRODUCCIÒN CELULAR ASEXUAL • FISIÒN BINARIA, es el proceso más simple. La célula entra en un estado de metabolismo hasta que se divide en dos. • En biología, tipo de reproducción asexual que se caracteriza por la división de un cuerpo en dos o más partes, cada una de las cuales forma un individuo completo. • Puede ser transversal (se produce a lo ancho del organismo), como en el caso del paramecio, o longitudinal (a lo largo del organismo), como en la euglena, un flagelado colonial.

La respuesta a estímulos • La capacidad de los organismos para reaccionar a los cambios en el ambiente es una característica de la vida. • Un cambio que puede causar una reacción es un estímulo. • La reacción de un organismo a un estímulo se llama una respuesta.

El metabolismo • La suma de todas las actividades químicas que se llevan a cabo en un ser viviente se llama metabolismo. • Los procesos metabólicos que comprenden la degradación del alimento en sustancias más simples se conocen como digestión. • La respiración comprende los procesos por los que la mayoría de las células obtienen energía. • La síntesis incluye los procesos metabólicos mediante los cuales los seres vivos combinan sustancias simples para formar sustancias más complejas.

EL ENCUENTRO ENTRE LOS ORGANISMOS Y SUS AMBIENTES Es evidente que en los diferentes ambientes del planeta ocurren diferentes tipos de organismos

esto no es producto del azar, sino de la existencia de una cierta correspondencia entre organismos y ambientes, a la que usualmente consideramos como parte del orden natural de las cosas.

ACLIMATACIÓN • La "aclimatación" es la capacidad del individuo de modificar sus estructuras ante las presiones del ambiente, capacidad que desarrolla a lo largo de la evolución. La aclimatación es el ajuste que los individuos de cierta generación son capaces de desarrollar En el ambiente al que están adaptados.

ADAPTACIÓN La "adaptación" es el acomodamiento a cierto tipo de ambiente desarrollado por la especie a lo largo de las generaciones.

En síntesis, la adaptación marca la capacidad global de acomodarse a determinado tipo de ambiente, y es producto de la evolución de las especies.

Selección natural La selección natural es la base de todo el cambio evolutivo

Es el proceso a través del cuál los organismos mejor adaptados desplazan a los menos adaptados mediante la acumulación lenta de cambios genéticos favorables en la población a lo largo de las generaciones

Selección natural Cuando la selección natural funciona sobre un número extremadamente grande de generaciones, puede dar lugar a la formación de la nueva especie

Primera Ley de Mendel

Segunda Ley de Mendel

Tercera Ley de Mendel: Ley de la herencia independiente de los caracteres

amarillo-liso, AL amarillo-rugoso, Al verde-liso, aL verde-rugoso, al

LOS FACTORES HISTÓRICOS • A medida que la evolución de las especies dejaba sus huellas sobre la vida del planeta, los organismos animales y vegetales fueron separadas y adas de distintas maneras, como consecuencia del movimiento de las placas tectónicas de la Tierra. • Otro factor importante fue el de los grandes cambios climáticos, particularmente aquellos vinculados a las glaciaciones.

CONVERGENCIAS Y PARALELISMOS En la naturaleza no existe una variedad inagotable de tipos de organismos; si no que existen algunos tipos básicos que en ocasiones muestran diferencias difíciles de percibir

CONVERGENCIA EVOLUTIVA

Es un fenómeno evolutivo por el que organismos diferentes tienden, bajo presiones ambientales equivalentes, a desarrollar en su evolución características (morfológicas, fisiológicas, etológicas, etc.) semejantes (estructuras análogas).

EVOLUCIÓN PARALELA • Este fenómeno ocurre cuando grupos genéticamente relacionados, y que en algún momento de su historia quedan mutuamente aislados, muestran caminos evolutivos similares. • El paralelismo entre algunas de las especies es tan notable que es posible considerarlas equivalentes ecológicos.

Especialización intraespecífica • Con frecuencia puede observarse que las distintas poblaciones de una misma especie, presentan un cierto grado de especialización a los ambientes particulares en los que se desarrolla cada una de ellas • Esto es particularmente cierto en el caso de los organismos sésiles, que se ven obligados a acomodarse al ambiente que les toca en suerte, sin posibilidades de escapar hacia los sitios más favorables.

•

Los organismos móviles pueden ajustar el ambiente en el que viven a sus propias necesidades, simplemente porque poseen la capacidad de buscar el ambiente más propicio.

•

Por el contrario, los organismos sésiles deben ajustarse a sus ambientes, simplemente porque no pueden escapar.

Acomodamiento entre las especies y sus ambientes Los ecotipos: Son diferentes poblaciones de una misma especie ante la singularidad del ambiente en que crecen.

Polimorfismo genético Se refiere a las pequeñas diferencias genéticas que se encuentran en los individuos de una misma población.

• Polimorfismos somáticos: cambios morfológicos y funcionales que se producen dentro de un mismo tipo genético ante ciertos cambios ambientales. Ejemplo: Teucrium polium

El ajuste de los organismos a los ambientes variables • Cambios cíclicos: son aquellos que se repiten siguiendo un cierto ritmo; ejemplo cambios estacionales, movimientos de las mareas, ciclos diarios de luz y oscuridad, etc.

Sedimentos en un estuario

• Cambios direccionales: la dirección del cambio ambiental se mantiene durante lapsos más prolongados que la duración de la vida de los organismos presentes.

Ciclo glaciar-interglacial

• Cambios erráticos: son aquellos que no presentan ni un ciclo, ni una tendencia perceptible.

Huracán

Tornado

Ante un ambiente que cambia, el ajuste de los organismos puede motorizarse a través de dos grandes estrategias:

• Cambiando "a posteriori" de los cambios ambientales. • Cambiando "a priori" del cambio ambiental en respuesta a algún indicio anticipatorio.

Pares de especies • Cuando la evolución de una especie se produce en respuesta a las presiones de otra especie. • De esto parte el fenómeno usualmente conocido como coevolución. • Algunos casos son: la coevolución de los osos Koala y el follaje de los eucaliptos; de los osos Panda y los brotes de bambú; las bacterias fijadoras de nitrógeno y las leguminosas; ciertos insectos polinizadores y sus flores, etc.

Las condiciones ambientales • Entre las principales condiciones ambientales pueden incluirse: temperatura, humedad relativa, pH, salinidad, velocidad de las corrientes de agua, concentración de polucionantes, etc.

¿De qué forma pueden evaluarse las respuestas de los organismos ante un gradiente de cierta condición? • Indudablemente, la evaluación más adecuada sería la del número de descendientes que deja el organismo ante distintos niveles de una condición. • Sin embargo, en la práctica esto no suele ser fácil de determinar; por consiguiente, es necesario emplear evaluaciones alternativas (ejemplo las tasas de crecimiento, respiración, reproducción, supervivencia, etc.)

Hábitat • Se refiere a lugares geográficamente concretos, dentro de los cuales pueden existir diferentes tipos de nichos. • Por ejemplo, el hábitat del bosque Pabloyaco puede proporcionar nichos para , mosquitos, monos, loros etc.

LOS RECURSOS AMBIENTALES En este sentido, TILMAN define a los recursos de un organismo como todas aquellas cosas que éste consume, y agrega: "...así como los nitratos, fosfatos y luz pueden ser recursos para una planta; también el néctar, el polen y un agujero en un tronco pueden ser recursos para una abeja."

• Debe advertirse que los principales recursos de un organismo son los mismos materiales primarios que conforman sus cuerpos, la energía involucrada en sus actividades, y los sitios o espacios en donde desarrollan sus funciones vitales. • De este modo, en todo ecosistema se construye una cadena de "consumidores y consumidos", en la que cada consumidor de un recurso pasa a ser recurso de otro consumidor.

• Los autótrofos (plantas verdes y ciertas bacterias) incorporan recursos inorgánicos elaborando paquetes de moléculas orgánicas (proteínas, hidratos de carbono, etc.) • Por su parte, los autótrofos son recursos para los heterótrofos (ejemplo para organismos que requieren recursos orgánicos ricos en energía)

PASAJE DE LOS RECURSOS DESDE UN ORGANISMO A OTRO Descomposición: en este caso los cuerpos (o partes de ellos) mueren y, junto con secreciones y desperdicios, pasan a ser recursos para los descompositores (bacterias, hongos y animales detritívoros).

Parasitismo. En esta vía de transferencia, los recursos son organismos vivos. Los parásitos no suelen matar a sus presas, y se alimentan de uno o unos pocos organismos huéspedes a lo largo de sus vidas (ejemplo los áfidos que extraen la savia de las plantas).

Predación: en este caso, los recursos son organismos que mueren como consecuencia del ataque del predator.

CONSUMIDORES DE RECURSOS • Es posible dividirlos en generalistas (polífagos) y especialistas. • Los primeros se caracterizan por consumir una variedad amplia de presas, generalmente discriminadas en función de su aceptabilidad • Los especialistas son aquellos organismos que se limitan a consumir ciertas presas o partes de ellas (p.e. entre las especies de pájaros es frecuente encontrar especialistas en el consumo de las semillas, o de los frutos de ciertas especies).

La clasificación de recursos • Recursos esenciales: Son aquellos que no pueden ser sustituidos por otros. • Recursos perfectamente sustituibles: Dos recursos son perfectamente sustituibles cuando cualquiera de ellos puede reemplazar totalmente al otro.

• Recursos sustituibles complementarios: Cuando la especie consume dos recursos juntos, requiere menos de cada uno que cuando los consume por separado. • Recursos sustituibles antagónicos: Para mantener una misma tasa de crecimiento, una especie necesita una mayor cantidad de recursos cuando estos se consumen juntos que cuando se los consume por separado.

• Recursos inhibitorios: El crecimiento resulta inhibido cuando el nivel de cualquiera de los dos recursos excede un determinado límite superior.

TEMPERATURA Y AGUA DETERMINANTES FUNDAMENTALES DE LA VIDA • Temperatura Endotermia: se caracterizan por ajustar su temperatura corporal a través de la energía generada en sus propios cuerpos Ectotermia: dependen de fuentes externas de calor.

La humedad en los ambientes terrestres Junto con la temperatura, el agua es otro de los grandes determinantes de la vida. De acuerdo con lo que actualmente sostiene la ciencia, sabemos que la vida se originó en los océanos; también sabemos que todos los procesos bioquímicos y fisiológicos de los organismos, dentro de órganos, tejidos y células, ocurren en ambientes hidratados.

Las plantas terrestres difieren de los animales terrestres en dos aspectos importantes

• Aunque las partes aéreas experimentan las mismas pérdidas de agua que los animales, las partes subterráneas (las raíces) están en o directo con un medio (el suelo) del que pueden extraer agua directamente, con mayor o menor facilidad. • Para las plantas, el agua no sólo importa como condición sino también como recurso, puesto que al combinarse con el CO2 en la fotosíntesis constituye la base de la nutrición vegetal.

La totalidad de los animales y vegetales superiores pueden ubicarse en sólo dos grandes categorías, con diferencias ecológicas muy importantes:

Organismos unitarios y modulares

Organismos unitarios

Su forma es definida. En este sentido, un perro normal siempre tiene 4 patas, una chinche 6 patas, y un pájaro dos ojos.

Entonces la sucesión de etapas que ocurren en el desarrollo del individuo (i.e. la ontogenia) son predecibles; tanto por la forma que adoptan los organismos en cada una de ellas, como por el momento en el que se producen.

Formado el zigoto, se desarrolla hasta constituir un "módulo", o unidad de construcción fundamental; luego el crecimiento se produce por la multiplicación de módulos similares al primero.

En las plantas superiores, el módulo de construcción fundamental por sobre el suelo es la hoja, con su yema axilar e internudo caulinar correspondiente. A medida que una yema se desarrolla y crece producirá nuevas hojas, cada una de las cuales tendrá una yema en su axila. Más tarde, en algún momento del desarrollo, aparece un nuevo tipo de módulo asociado a la reproducción: las flores (en las plantas superiores), gonóforos (en los hidroides), etc.

Así, una planta crece mediante la multiplicación de sus módulos, sin que ocurran cambios de importancia. Obviamente, las especies modulares pueden diferenciarse por la proporción entre los módulos para reproducción y crecimiento que producen.

En el caso de la frutilla las hojas típicas se van disponiendo en roseta, mientras se producen nuevas rosetas al extenderse los estolones

de este modo, al evaluar el crecimiento de un zigoto de frutilla podemos considerar como módulo a la hoja, o a las rosetas producidas.

Un rasgo común de la mayoría de los organismos modulares es que la multiplicación de los módulos suele producir un patrón de ramificación relativamente constante (las posiciones relativas de los módulos, p.e. la posición de las hojas en las ramas en el caso de las plantas superiores, son relativamente constantes).

En este sentido, es posible distinguir dos grandes categorías morfológicas, diferenciadas por el patrón de ramificación que presentan:

VERTICAL

HORIZONTAL

Clon: es el total de módulos derivados de un mismo zigoto, tengan autonomía funcional o no

Eichornia sp

Lemna sp.

Pistia stratiotes

En plantas leñosas las conexiones entre los módulos no se descomponen con el tiempo, sino que perduran engrosándose con el leño.

La mayor parte de un árbol es un cementerio, en el que están enterrados los tejidos muertos del pasado.

También existen algunos grupos importantes de animales modulares

Son 19 las phyla de animales modulares, incluyendo esponjas, hidroides, corales, ascidios coloniales, etc. También existen algunos protistas y hongos modulares

Consecuencias ecológicas de la modularidad En condiciones de baja fertilidad Chenopodium album puede florecer y fructificar a 5 cm. de altura

pero, en condiciones de alta fertilidad, puede llegar al metro de altura y producir 50.000 veces más semillas.

En los organismos unitarios ocurre una senescencia masiva a partir de determinada edad; por el contrario, en un organismo modular el nacimiento, envejecimiento y muerte de cada módulo es independiente

Este rasgo propio de los organismo modulares da lugar a verdaderos matusalenes vegetales

En los sitios fertilizados dominan los vástagos jóvenes, mientras los más longevos experimentan una muerte temprana,

• La modularidad es una estrategia apropiada para organismos que no pueden moverse. • Puede decirse que: Un organismo modular no puede correr para buscar un ambiente más propicio, pero puede regular su producción de módulos para acomodarse a las presiones ambientales.

• No es lo mismo contar organismos unitarios que organismos modulares. En el caso de los primeros, las formas están determinadas y son relativamente constantes; de este modo, contando el número total de ciertas partes de los organismos (p.e. orejas) presentes en cierta población sabiendo que un organismo normal tiene dos orejas, podemos calcular qué cantidad de individuos están presentes (p.e. 200 orejas = 100 individuos).

• En los organismos modulares el N(ahora) no nos dice nada acerca del tamaño de la población; p.e. dos poblaciones de frutilla con 100 plantas madres cada una, tienen el mismo N(ahora)(i.e. 100); sin embargo, el tamaño de las poblaciones será muy distinto si en una de ellas hay 1 roseta por planta madre, mientras en la otra existen 1.000 rosetas por planta madre. • Para resolver este problema, Kay y Harper proponen el término genet (o individuo genético) para designar a la totalidad de los módulos producidos por un mismo individuo genético; en este sentido, este término es sinónimo de clon. De este modo, el tamaño real de una población de organismo modulares dependerá de dos factores: el número de genets presentes, y la cantidad de módulos producidos por genet.

Categoría de Ciclos vitales

Especies con generaciones no superpuestas o discretas (anuales).

Están representa das por organismos con un ciclo vital de 12 meses o menos.

Generalmente, la reproducción se da en cierta época del año, y mueren antes de la estación reproductiva del año siguiente.

ITERÓPAROS Individuos que tienen varios eventos reproductivos antes de morir (mayoría de animales anuales )

SEMÉLPAROS, un solo evento de reproducción antes de morir. La mayoría de vegetales a excepción de Senecio vulgaris, Veronica sp, Poa annua

SEMÉLPARAS EFÍMERAS Son especies que crecen en ambientes con períodos benignos breves e imprevisibles (p.e. desiertos) y que perduran bajo la forma de semillas, huevos, etc. hasta que se inicia un período favorable; entonces, se activan rápidamente, crecen, se reproducen y mueren.

ORGANISMOS CON GENERACIONES NO SUPERPUESTAS

Organismos con generaciones superpuestas * Organismos iteróparos. Organismos con generación superpuestas que se reproducen varias veces a lo largo de su ciclo vital.

Con reproducción discontinua. Se caracterizan por tener una estación de reproducción específica. Incluyen la mayoría de los vertebrados longevos con apareamientos estacionales, algunos corales, árboles de las regiones templadas, y otros vegetales perennes iteróparos. Con reproducción continua. tiene varios eventos reproductivos en cualquier época del año. El ser humano, la mayoría de los parásitos y todos aquellos organismos que viven en ambientes artificialmente constantes; p.e. los insectos que se alimentan de granos almacenados, los animales domésticos, etc.

ORGANISMOS CON GENERACIONES SUPERPUESTAS ITEROPARA

Organismos semélparos. Integran poblaciones en las que coexisten individuos de distintas generaciones en un momento dado. Estos organismos se reproducen una única vez y luego mueren. Con reproducción continua. Se reproducirse en cualquier estación; casos raros. Octopus vulgaris

Octopus vulgaris Grindelia lanceolata

Muchas gracias por su atención! • Preguntas?? • Observaciones!