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| ECOSISTEMAS: ADAPTACIÓN AL CAMBIO |  |
La naturaleza constituye un complejo mundo en el que se interrelacionan íntimamente los seres vivos y los inertes. El equilibrio que rige este proceso se ha de encontrar perfectamente ajustado a los mecanismos y necesidades que tiene el ecosistema, tanto a lo largo del tiempo como en un momento determinado.
El problema surge cuando las actividades del hombre rompen este equilibrio, generalmente por la alteración grave de uno de los mecanismos reguladores. Así por ejemplo cualquier cadena trófica se encuentra perfectamente regulada por el fenómeno natural de la mortalidad, que actúa a través de dos sistemas: el sistema depredador - presa y el sistema presa - comida. De acuerdo con estos sistemas una población predadora crecerá tanto como se lo permitan la abundancia de presas (Fig. J), al tiempo que éstas están reguladas por la presencia o ausencia del nivel trófico anterior, que para el caso de la presa serán generalmente los organismos productores primarios, es decir las plantas o las algas.
Figura J: Relación depredador-presa.
En ocasiones el hombre ha provocado la rotura de este equilibrio, este caso es el de la alteración de los equilibrios biológicos que se presenta en la actualidad y que son el resultado del acelerado desarrollo industrial experimentado después de la segunda guerra mundial, la construcción de carreteras, la deforestación acelerada, esta. que provocó la destrucción de los hábitats naturales.
Todo el mundo complejo de la biosfera gira en torno a un mecanismo en que cada engranaje tiene una gran importancia y en el momento en que uno de ellos se desequilibre se afecta el conjunto con consecuencias difíciles de predecir.
La estabilidad biológica es el resultado de la autorregulación, la cual depende del grado de complejidad y heterogeneidad del ecosistema. La estabilidad de un ecosistema es relativa, ya que se encuentra en un equilibrio dinámico, en el cual las comunidades bióticas se van adaptando a las variaciones bióticas y abióticas del medio. Cuando el hombre lo permite los sistemas evolucionan hacia una mayor estabilidad y complejidad.
¿Qué es evolución? |
Evolución es cambio y la evolución biológica puede ser definida como cambios en cualquier atributo de la población en el tiempo. Los cambios evolutivos permiten la adaptación y deben envolver un cambio en la frecuencia de genes de los individuos en una población de una generación a otra.
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En 1859 Charles Darwin publicó su libro "Acerca del origen de las especies por selección natural", el cual sugería un mecanismo, de cómo tiene lugar la evolución. La teoría de la selección natural se fundó bajo tres principios básicos:
Al combinar esas tres observaciones se obtiene una hipótesis: La mayor parte de los descendientes de una reproducción masiva perecerá como resultado de una mala programación biológica, y los jóvenes que sobrevivirán, serán los que poseen el programa apropiado heredado de sus padres.
La selección natural, que fue propuesta por Charles Darwin y Alfred Wallace independientemente en 1858, es el mecanismo que dirige la evolución adaptativa y opera a través de los siguientes pasos:
Un individuo sobrevivirá, se reproducirá y dejará descendientes en un ambiente determinado, pero no en otros. Los procesos de selección natural es el resultado final de los procesos ecológicos en acción. Los ambientes que los organismos habitan darán forma a la selección que tiene lugar. La distribución, abundancia y diversidad actual de animales y plantas son el resultado de procesos evolutivos ocurridos en el pasado, los cuales moldearon el ambiente del presente.
Evolución es el cambio genético en un linaje a través del tiempo, lo cual permite la formación de nuevas especies y La selección natural es el proceso más importante que determina, cual de una variedad de formas es la que sobrevive.
La sostenibilidad del ecosistema depende del mantenimiento del balance entre las poblaciones de las especies que constituyen la comunidad biótica. El equilibrio entre las poblaciones es afectado, generalmente, por la introducción de especies de ecosistemas diferentes. Los balances entre poblaciones no son automáticos, sino que aparentemente evolucionan junto con las especies en el tiempo.
La polilla pimentera recibe su nombre por las manchas negras sobre un fondo blanco. Cuando la polilla descansa sobre los líquenes, que cubren los troncos el color de la polilla ofrece el camuflaje perfecto que lo protege de sus predadores como las aves. Ocasionalmente una polilla de 10 000 aparecía una variedad genética, casi completamente negra (Fig. 1). Esta polilla negra aparecía raramente debido a que era muy visible a los predadores. Este es un ejemplo de selección extrema.
Figura Y: Camuflaje de la polilla Biston betularia. En la figura se muestra un ejemplo de selección natural. El color de las alas es un carácter heredado en esas polillas, y como resultado se presentó un incremento en la frecuencia de las polillas negras durante la industrialización. La evolución a través de la selección natural resulta en una adaptación y bajo condiciones apropiadas produce nuevas especies. Esos procesos tienen implicaciones ecológicas.
La revolución industrial en 1840 se realizo con el uso del carbón como combustible. Las chimeneas industriales emitían hollín y colorearon de negro las construcciones y los árboles. Bajo el aire contaminado murieron los líquenes. Los bosques de abedul cubiertos de líquenes fueron transformados en bosques con troncos negros. El paisaje contaminado se refleja en la población de la polilla pimentera, de tal manera, que la forma blanca se volvió rara y la forma negra se volvió abundante en registros para el año 1848; debido a que con el cambio de color de los troncos, las polillas blancas eran visibles a los predadores, mientras que las polillas negras no. En zonas no industriales los árboles permanecieron con sus troncos blancos y las polillas blancas dominaron la frecuencia de la población. Por lo tanto es evidente que la transición de la frecuencia de la población de blancas a negras fue como resultado de la contaminación. Hacia 1965 la legislación exigía la limpieza del aire y dio fin a la contaminación de éste. Los árboles se cubrieron nuevamente de líquenes y la forma blanca de las polillas volvió a ser la forma ideal para reducir la predación. Para 1994 en la mayor parte de las áreas la frecuencia de las polillas blancas era de 80%.
La conclusión de este estudio es: La selección natural puede ejercer presiones profundas sobre las formas pobremente adaptadas de una especie y puede ser el vehículo para el cambio rápido en el balance genético de una población.
Otra fuerza que puede inducir el cambio evolutivo, además de la selección natural es la deriva genética. La deriva genética puede, aunque es un proceso al azar, causar un cambio en la abundancia de genes en una población.
Comparada con la selección natural esta es una fuerza mínima, la cual se vuelve importante cuando consideramos poblaciones pequeñas, tales como los últimos remanentes de una especie, poblaciones del zoológico o especies que colonizan islas. La deriva genética es importante debido a que puede disminuir la variabilidad genética en una población y puede incrementar la abundancia de individuos con rasgos indeseables, tales como bajo conteo de espermatozoides o susceptibilidad a las enfermedades.
| Adaptación
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El principal mecanismo evolutivo de las especies es la adaptación a su entorno y ésta se realiza a través de la adaptación funcional por medio de variaciones genéticas y la transmisión cultural, que le permiten la supervivencia de la especie y mejoran la capacidad de hacer frente a los requerimientos e incertidumbres del entorno.
La selección natural actúa sobre los fenotipos -características externas de los individuos. Diferentes genotipos dan lugar a diferentes fenotipos, pero no es tan simple, debido a que el desarrollo es afectado de muchas formas por los factores ambientales tales como la temperatura. Por lo tanto, es más simple observar el efecto de la selección natural directamente sobre el fenotipo e ignorar el genotipo. Los ecólogos, los seleccionadores de plantas y los reproductores animales están principalmente interesados en características fenotípicas como. Número de semillas o tamaño del cuerpo.
Sobre las características genotípicas pueden operar tres tipos de selección
La selección direccional es la forma más simple, en la cual los fenotipos de un extremo son seleccionados negativamente. La selección direccional produce cambios genotípicos más rápidamente que cualquier otra forma de selección. La figura 3 (2.3 :20) ilustra la selección direccional en la isla de galápagos del finch Geospiza fortis. Durante una sequía prolongada las aves que sobrevivieron fueron las que tenían los picos más grandes para agarrar semillas grandes. Las aves con picos grandes pueden comer tanto semillas grandes como pequeñas, mientras que las aves con picos pequeños pueden comer sólo semillas pequeñas. La selección natural unidireccional es la responsable de la mayoría de los cambios fenotípicos que tienen lugar durante la evolución. En las poblaciones silvestres la resistencia de las plagas a los insecticidas o herbicidas es producida por selección direccional.
Selección estabilizadora es muy común en las poblaciones actuales. En la selección estabilizadora, los fenotipos cerca a la media de la población están mejor adaptados que los individuos de los extremos, y de esta manera el valor promedio de la población no cambia.
La selección disruptiva es un tercer tipo de selección en el cual los extremos son favorecidos sobre la media. Pero debido a que las formas extremas se reproducen con otras formas alternas, todas las generaciones con rasgos intermedios serán eliminadas.
| Especiación
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Una especie puede ser definida como un grupo de individuos que están reproductivamente aislados de todas las otras poblaciones. Bajo condiciones artificiales es posible cruzar un caballo con una burra para tener una mula, la cual es estéril. Los híbridos están en competencia con ambas especies, sin ser especialista por ninguno de los nichos; sin ser especialista para ninguno de los nichos; aunque ellos sean fértiles ellos frecuentemente tendrán bajo reclutamiento. Como resultado, los linajes híbridos raramente se pueden mantener en la naturaleza. La mayor parte de plantas y animales pueden reproducirse exitosamente sólo con uno de su propia clase.
En una población, la cual se reproduce sexualmente, una recombinación genética tiene lugar en cada generación. Las mayores variaciones ancestrales, se eliminan a través de la selección natural. Variaciones físicas o de comportamiento es improbable que sucedan, y bajo la mayor parte de condiciones, sólo los jóvenes que conforman el tipo parental sobrevivirán. La reproducción sexual permite un intercambio de genes a través de la población, pero los organismos que se reproducen se reducen a un rango estrecho de comportamientos y morfologías. Esta restricción y la mezcla producida por la reproducción sexual permite homogenizar las especies. Sin embargo, si por alguna razón sucede una división de la población, el intercambio de genes entre los dos subgrupos se reduce a cero. Cada subgrupo entonces se reproducirá y responderá a presiones evolutivas locales independientemente de los otros. Es probable que a través del tiempo, ellos se aparten tanto morfológica como fisiológicamente. Si esta separación es bastante profunda, ellos serán incapaces de reproducirse entre sí, así vuelvan y se unifiquen sus poblaciones: Por lo tanto se considera que se han producido dos especies donde originalmente hubo una. Un ejemplo común es el de animales que colonizan islas distantes. Aunque las islas constituyen los sitios clásicos para la especiación, hay muchos eventos que pueden aislar poblaciones: Una cadena montañosa como los Andes, un río ancho, un cañón que separe un bosque que una vez estuvo unificado y el cambio climático puede fragmentar poblaciones, permitiendo que la especiación tenga lugar. La especiación es un proceso gradual, el cual enfatiza constantemente las diferencias entre poblaciones aisladas. No existen plantas ni animales que hayan alcanzado su forma final y se incluye también al hombre.
El paleontólogo David Raup estima que el 99.9% de las especies que han evolucionado son hoy extintas. Si esto es verdad, la tierra ha estado habitada por 4-100 billones de especies. Para cada una de esas especies hubo un evento de especiación, así que generar y desaparecer una especie parece una tarea fácil.
El registro geológico ofrece una lección (Fig. P), que todas las especies finalmente se extinguirán, las unas más rápidos que otras. La causa de la extinción es muy simple: la población deja de reproducirse. Las poblaciones dejan de reproducirse por:
Figura P Algunos de los eventos evolutivos de los últimos 600 millones de años.
Si el índice de reemplazamiento de la población se reduce a un valor menor de uno (1), la población se comienza a reducir. Una declinación de este tipo por varias generaciones puede llevar muchos años y si continua, eventualmente la especie se extinguirá. Este tipo de pérdida de especies, que no está correlacionada con un evento catastrófico simple se conoce como rata de extinción subordinada. Raup sugiere que casi todas las extinciones es el producto del impacto de los meteoritos, los cuales son un componente de la historia evolutiva del planeta. Y se conoce como modelo del equilibrio puntual.
La mejor evidencia de la extinción inducida por los meteoritos es la desaparición de los dinosaurios en una catástrofe global hace 64 millones de años. En ese evento se considera que desaparecieron el 43% de los mamíferos, pero aún queda la pregunta de ¿cómo los mamíferos lograron sobrevivir, mientras que los dinosaurios desaparecían?
| Las especies introducidas
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La introducción de cualquier vegetal o animal crea un problema en el medio ya que éste está adaptado dentro de un sistema de autorregulación, el cual le permite mantener la estabilidad, a través de mecanismos de retroalimentación negativa. El organismo introducido altera el equilibrio entre las especies autóctonas y altera las cadenas alimenticias. Todo el ecosistema sufre la perturbación y se halla expuesto al desequilibrio.
Este fenómeno se aprecia claramente cuando el nicho ecológico de la nueva especie introducida puede proliferar excesivamente, ejemplos tenemos con el conejo en Australia, el ciervo en Nueva Zelanda, etc. También ocurre que la especie introducida esté mejor condicionada que la autóctona, en cuyo caso la desplaza o la elimina.
