Ecología I: ecosistema, hábitat, nicho ecológico e interacciones ecológicas

1.1. ¿Qué estudia la ecología?

El término ecología fue acuñado por el biólogo alemán Ernst Haeckel en 1869. Proviene de las raíces griegas oikos (casa) y logos (estudio). La ecología es la rama de la biología que estudia las interacciones entre los organismos y su medio ambiente.

No debe confundirse con la etología, que estudia el comportamiento animal. Por ejemplo, si dos biólogos observan cómo unos papagayos se sujetan a una pared rocosa y describen si se alimentan en grupo o individualmente, están estudiando conducta: eso corresponde a la etología. En cambio, si analizan cómo esa conducta influye en la disponibilidad de alimento o en la relación con otras especies, ya entran al campo de la ecología.

1.2. El ecosistema como unidad de estudio

La ecología tiene como unidad funcional básica al ecosistema.

El ecosistema es un sistema complejo en el que interactúan dos componentes:

Son ecosistemas tanto un bosque, un río, una laguna, un acuario, como la bahía de Paracas. La clave es que en todos ellos hay seres vivos y medio físico intercambiando materia y energía.

1.3. Niveles de organización ecológica

Los niveles ecológicos se organizan de menor a mayor complejidad:

También es bueno conocer el concepto de gremio: grupo de especies que explotan un mismo recurso de manera similar; por ejemplo, las aves insectívoras de un bosque.

1.4. El ecosistema como sistema abierto

Un ecosistema mantiene su equilibrio cuando hay un ingreso y una salida constantes de energía y materia.

• La energía entra principalmente como luz solar, es captada por los productores y fluye por el ecosistema.
• La materia se transforma y se recicla mediante los organismos y los procesos biogeoquímicos.
• Una parte de la energía se disipa como calor.

Por eso, un ecosistema no puede ser un sistema cerrado: necesita intercambiar energía y materia con su entorno.

El biotopo está formado por todos los factores abióticos, es decir, los componentes físicos y químicos del ambiente. Estos factores actúan como limitantes de la distribución y la actividad de los seres vivos.

2.1. Radiación solar y luz

La luz solar es la principal fuente de energía para los ecosistemas.

• Los organismos fotosintéticos, como plantas y algas, captan la energía luminosa para elaborar nutrientes.
• Según sus necesidades de luz, las plantas pueden ser:
  • Heliófilas: requieren luz intensa.
  • Esciófilas: se desarrollan con poca luz, por ejemplo, muchas plantas del sotobosque.

El fotoperiodo es la respuesta fisiológica de los organismos a la duración del día y la noche. Influye en la floración, la migración de aves, el desove de peces y el cambio de pelaje.

El ritmo circadiano es el reloj biológico interno que regula las funciones fisiológicas en un ciclo aproximado de 24 horas.

2.2. Temperatura

La temperatura influye directamente en el metabolismo y en la distribución de las especies.

Según su temperatura corporal, los animales se clasifican en:

• Homeotermos: mantienen su temperatura corporal relativamente constante. Ejemplos: aves y mamíferos.
• Poiquilotermos: su temperatura corporal varía con la temperatura ambiental. Ejemplos: peces, anfibios y reptiles.

Según la tolerancia a los cambios de temperatura:

• Euritermos: resisten grandes variaciones de temperatura.
• Estenotermos: solo soportan variaciones mínimas de temperatura.

Algunos organismos presentan adaptaciones como la hibernación (letargo prolongado por frío), la estivación (letargo por calor o sequía) y la diapausa (detención del desarrollo en alguna fase de la metamorfosis).

2.3. Agua y humedad

El agua es indispensable para la vida. Su disponibilidad determina gran parte de la vegetación de un lugar.

Según sus requerimientos hídricos, las plantas se clasifican en:

2.4. Suelo

El suelo es el medio natural para el crecimiento de las plantas. En un corte vertical se distinguen horizontes:

• Horizonte O: capa superficial formada por hojas, ramas y restos vegetales.
• Horizonte A: capa oscura con abundante materia orgánica descompuesta o humus.
• Horizonte B: capa de acumulación de materiales lixiviados.
• Horizonte C: capa no consolidada con fragmentos de roca madre y sales.
• Horizonte D: roca madre o lecho rocoso.

2.5. Salinidad

La salinidad es la concentración de sales disueltas en el agua o el suelo. Influye en la supervivencia de los organismos.

• Estenohalinos: no toleran grandes variaciones de salinidad.
• Eurihalinos: toleran ambientes con diversa salinidad.

En las plantas:

• Halófitas: se desarrollan en suelos con alta salinidad.
• Glucófitas: se desarrollan en suelos con poca salinidad.

En animales acuáticos, los peces pueden ser anádromos (migran del mar al río para reproducirse) o catádromos (migran del río al mar para reproducirse).

2.6. Altitud y latitud

Existen dos patrones generales de biodiversidad:

• A mayor altitud, menor biodiversidad.
• A mayor latitud, menor biodiversidad.

En la sierra peruana, por encima de los 4500 a 4800 m s. n. m., las condiciones son extremas: baja temperatura, alta radiación y poco oxígeno. Allí se observan plantas enanas y animales con adaptaciones fisiológicas, como la regulación del flujo sanguíneo y una mayor eficiencia en el transporte de oxígeno.

2.7. Presión

La presión atmosférica disminuye con la altitud, lo que implica menor disponibilidad de oxígeno. En los ecosistemas acuáticos, la presión hidrostática aumenta con la profundidad. Los organismos abisales, por ejemplo, están adaptados a presiones altísimas y temperaturas muy bajas.

2.8. Contaminación del agua y eutrofización

Cuando el biotopo se altera, la biocenosis también se ve afectada. Un ejemplo importante es la eutrofización: el exceso de nutrientes en un cuerpo de agua, muchas veces por el uso indiscriminado de detergentes ricos en fosfatos, provoca una proliferación excesiva de algas. Al morir, estas algas son descompuestas por bacterias que consumen oxígeno, lo que puede causar la muerte de peces y otros organismos.

3.1. Hábitat

El hábitat es el espacio geográfico donde una especie está adaptada y encuentra las condiciones y los recursos para sobrevivir y reproducirse.

Es la «dirección» de una especie: el lugar físico donde vive.

Ejemplos:

• La trucha vive en aguas frías y limpias, en ríos y lagos.
• El sargazo Macrocystis pyrifera vive en fondos rocosos entre 6 y 20 metros de profundidad, bañado por aguas frías.
• El gallito de las rocas vive en los bosques nublados de la selva alta.

Es importante entender que una especie puede ser el hábitat de otras especies. Por ejemplo, los bosques de sargazo no solo viven en un hábitat, sino que constituyen hábitat, refugio y alimento para muchos invertebrados y peces.

3.2. Nicho ecológico

El nicho ecológico es la «profesión» o función que una especie cumple dentro del ecosistema.

Comprende:

• La forma en que una población consigue sus recursos.
• La manera en que se adapta a las condiciones para sobrevivir.
• Sus interacciones con otras especies.
• Su horario de actividad, su dieta, sus depredadores y su papel ecológico.

Por ejemplo, el nicho del sargazo no es «vivir en fondos rocosos»; su nicho incluye ser productor primario, servir de refugio para otras especies, dar sustrato a otras algas y participar en el reciclaje de nutrientes.

3.3. Diferencias entre hábitat y nicho ecológico

Cometer el error de confundir hábitat con nicho es frecuente. Decir «el nicho de la trucha son los ríos fríos» es incorrecto: los ríos fríos son su hábitat. Su nicho incluye ser depredadora de insectos acuáticos, requerir agua oxigenada y ser presa de aves o humanos.

En un ecosistema no hay especies aisladas. Las poblaciones interactúan entre sí y con el medio. Estas interacciones pueden ser intraespecíficas (entre individuos de la misma especie) o interespecíficas (entre especies diferentes).

4.1. Relaciones intraespecíficas

Son las que se establecen entre individuos de la misma especie.

Además, existe competencia intraespecífica cuando individuos de la misma población disputan alimento, espacio o pareja.

4.2. Relaciones interespecíficas

Son las que se producen entre individuos de especies distintas.

Para clasificarlas se usan signos que indican si cada especie resulta beneficiada (+), perjudicada (−) o no resulta afectada (0).

Tabla de relaciones interespecíficas con efectos y ejemplos

Competencia: actúa de modo desfavorable sobre ambas especies, porque ambas necesitan el mismo recurso limitado.

Depredación: es una relación interespecífica en la que una especie obtiene su alimento matando a otra. Es distinta a la herbivoría, porque el depredador suele matar a una presa animal.

Comensalismo: una especie se beneficia y la otra no obtiene ventaja ni es dañada.

Amensalismo: una especie produce sustancias o modifica el ambiente causando perjuicio a otra, sin obtener beneficio directo. En el caso de la oveja que arranca una planta y deja expuesta a una lombriz, la lombriz resulta perjudicada mientras que la oveja no obtiene ventaja de ese hecho.

4.3. Importancia de la depredación y el control biológico

La depredación no es solo un hecho curioso: cumple una función reguladora en los ecosistemas. Muchos agricultores aprovechan depredadores naturales para reducir plagas. Esta estrategia se llama control biológico de plagas.

En lugar de usar insecticidas, se promueve o libera a un enemigo natural de la plaga. Por ejemplo, usar arañas para eliminar insectos que dañan cultivos.

4.4. Mutualismo: termitas y microorganismos

Las termitas cumplen un rol importante porque fraccionan la madera y ayudan a degradar materia vegetal. Sin embargo, no pueden digerir la celulosa por sí solas. Requieren de microorganismos simbiontes en el intestino, especialmente procariotas degradadores de celulosa.

Esta es una relación de mutualismo: la termita recibe ayuda para digerir la madera y los microorganismos obtienen alimento y un ambiente protegido.

4.5. Relaciones tróficas y perturbaciones del ecosistema

Las relaciones de alimentación forman redes tróficas. Si una población migra o desaparece, se producen cambios en cadena.

Por ejemplo, si una especie que se alimenta de caracoles desaparece, la población de caracoles puede aumentar. A su vez, la lechuza que dependía de esa especie como presa puede disminuir.

Este tipo de razonamiento será ampliado en Ecología II, cuando estudies cadenas y redes alimenticias con más detalle.

5.1. Biodiversidad y servicios ecosistémicos

La ecología no solo describe los ecosistemas; también permite fundamentar su conservación. Los ecosistemas brindan servicios ecosistémicos, es decir, beneficios que la humanidad obtiene de la naturaleza:

• Servicios de provisión: alimentos, agua, madera, recursos genéticos.
• Servicios de regulación: control del clima, purificación del agua, polinización.
• Servicios de soporte: formación de suelos, ciclo de nutrientes.
• Servicios culturales: turismo, educación, recreación.

La apicultura, por ejemplo, es importante no solo por la miel, sino porque las abejas polinizan cultivos y plantas silvestres, contribuyendo al mantenimiento de los ecosistemas.

5.2. Amenazas a la biodiversidad

Las principales amenazas son:

• Pérdida o degradación del hábitat.
• Sobreexplotación de especies por caza, pesca o tala.
• Contaminación del agua, suelo y aire.
• Introducción de especies exóticas.
• Cambio climático.

Cuando una especie pierde su hábitat continuamente y además es cazada, su situación se vuelve vulnerable. Es el caso de muchas especies marinas que interactúan con pesquerías.

5.3. Categorías de conservación

La Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) clasifica a las especies según su riesgo de extinción.

En orden creciente de riesgo, las categorías principales son:

En el Perú, especies como la pava aliblanca (Penelope albipennis), con una población muy reducida y distribución restringida a Lambayeque, Piura y Cajamarca, está considerada en peligro.

El lobo chusco de mar, que pierde hábitat y sufre capturas por parte de pescadores, está en situación vulnerable.

5.4. Áreas Naturales Protegidas (ANP)

Las Áreas Naturales Protegidas son espacios destinados a conservar la diversidad biológica y sus recursos asociados. Según la categoría, permiten diferentes niveles de uso.

Algunas categorías importantes:

En un Santuario Nacional, el turismo y la investigación pueden realizarse si no comprometen la conservación, pero se mantiene el carácter de intangible, es decir, no se permite la extracción de recursos.

En el Perú existen parques nacionales como Cutervo, Otishi, Manu, Cordillera Azul, Yanachaga Chemillén, entre otros. El gallito de las rocas y el oso de anteojos son protegidos, entre otros, en los parques nacionales Cutervo y Otishi.

5.5. Sostenibilidad y consumo responsable

El desarrollo sostenible busca satisfacer las necesidades del presente sin comprometer las necesidades de las generaciones futuras.

El consumo responsable implica:

• Aprovechar la fauna silvestre con planes de manejo y criterios de conservación.
• No comprar especies amenazadas ni productos ilegales de fauna.
• Reducir la contaminación y generar menos residuos.
• Usar recursos como el agua y el suelo sin agotarlos.

La huella ecológica es un indicador que mide cuánto consume una población humana en relación con la capacidad del planeta para regenerar recursos. La explosión demográfica es un indicador negativo de esa huella porque aumenta la presión sobre los recursos.

5.6. Biorremediación: ecología aplicada a la restauración

Cuando ocurre un derrame de petróleo, el ecosistema marino se ve gravemente afectado. Una estrategia de restauración es la biorremediación: estimular a los microorganismos presentes en el ambiente para que degraden compuestos tóxicos, como los hidrocarburos.

Estos microorganismos cumplen esta función mediante la nutrición y el metabolismo: incorporan los hidrocarburos como fuente de carbono y energía, los transforman y luego excretan compuestos más simples.