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ECOLOGÍA I �

EJE 1: ECOLOGÍA Y AMBIENTE �

∗ El ambiente físico y sus elementos: factores bióticos y abióticos: suelo, agua, atmósfera, clima. Variables climáticas, Tipos de suelo y su relación con las comunidades vegetales.

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Decíamos anteriormente que: “La ecología es la ciencia que estudia a los seres vivos, su ambiente, su distribución y abundancia y cómo esas propiedades son afectadas por la interacción entre los organismos y su ambiente.” Entonces ahora nos centraremos en eso que llamamos “ambiente” �

¿Qué es el ambiente?

El ambiente de un sistema ecológico (individuo, población, etc.) consiste en todos aquellos factores y fenómenos externos al organismo que influyen sobre él, ya se trate de factores físicos o químicos (abióticos) o de otros factores biológicos (Begon et al. 1988). Un concepto básico de la Ecología es el de ambiente multidimensional, formado por numerosos factores externos que actúan sobre los organismos. A su vez los factores ambientales interactúan entre sí y el efecto de uno de ellos depende a menudo de los demás. Por ejemplo, una siesta de verano hace mucho calor, pero la presencia de árboles disminuye la temperatura bajo su sombra. �

Dentro de los factores ambientales que influyen sobre los organismos, se pueden distinguir dos tipos: los reguladores y los recursos. Los recursos son factores ambientales consumidos directamente por los organismos: constituyen la materia de la cual están constituidos, la energía que intervienen en sus actividades, y los lugares o espacios en los que pasan sus ciclos vitales. Todas las cosas consumidas directamente por los organismos son recursos para él. En este caso, la palabra consumida se da en un sentido amplio de disminución de las reservas. Ejemplos de los recursos son los nutrientes minerales de las plantas, un hueco de un árbol donde anida un pájaro, o las presas de un predador. En cambio los reguladores o condiciones, son factores que inciden directamente en la naturaleza y velocidad de la utilización de los recursos. Un ejemplo típico de regulador es la temperatura. Una condición puede ser modificada por la presencia de un organismo (por ej. la temperatura debajo de la copa de un árbol) pero no es consumida o agotada por el mismo, ni puede resultar menos disponible a un organismo por la presencia de otro. �

ACTIVIDAD Nº 1: Completar la siguiente tabla con ejemplos: �

ACTIVIDAD Nº 2:��Reconocimiento de los factores ambientales que influyen sobre los organismos, en un sector del patio de la escuela:

1. Describir brevemente el sector que le tocó explorar. 2. Realizar un diagrama del mismo, indicando los puntos cardinales.�3. Seleccionar un organismo y ubicarlo en el diagrama. 4. Enumerar los factores ambientales que influyen sobre ese

organismo. 5. Determinar si esos factores son recursos o reguladores. 6. Explicar brevemente cómo influyen los tres factores más

importantes.

Como dijimos anteriormente, el ambiente de un organismo está formado por muchos factores, por eso decimos que es multidimensional. La mayoría de los factores abióticos que influyen directamente sobre todos los organismos tiene que ver con el sustrato donde se desarrollan y los elementos físicos del ambiente como el suelo, el agua y el aire. Vamos a estudiar brevemente algunos uno de ellos.

RECURSOS REGULADORES �

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EL SUELO �

Se denomina suelo a la parte superficial de la corteza terrestre, biológicamente activa, que proviene de la desintegración o alteración física y química de las rocas y de los residuos de las actividades de los seres vivos que se asientan sobre ella. �

Los suelos son sistemas complejos donde ocurren una vasta gama de procesos químicos, físicos y biológicos que se ven reflejados en la gran variedad de suelos existentes en la Tierra. Son muchos los procesos que pueden contribuir a crear un suelo particular, algunos de estos son: los sedimentos que transporta el viento, los cursos de agua, ruptura de rocas y deposición de material orgánico.

El suelo consiste en granos de arcilla, limo y arena y en partículas de materia orgánica. Las partículas de arcilla son las más pequeñas y se producen por el desgaste de cierto tipo de minerales de la roca madre; los granos de arena, derivados de cristales de cuarzo a menudo son los más grandes; y las partículas de limo son intermedias. En conjunto, estas partículas constituyen el esqueleto del suelo, formando un componente estable que influye en su estructura física y en su capacidad depara retener el agua y la disponibilidad de minerales que las plantas necesitan. Al incidir en gran medida sobre el desarrollo de los vegetales, lo hace también respecto a la distribución de todos los organismos que dependen de ellos. Además, para muchos de ellos el suelo es un recurso indispensable, pues construyen en él sus refugios. El estudio de la dinámica del suelo muestra que sigue un proceso evolutivo similar al de cualquier sistema biológico. La formación de un suelo profundo y complejo requiere, en condiciones naturales, largos períodos de tiempo y el mínimo de perturbaciones. Donde las circunstancias ambientales son más favorables, el desarrollo de un suelo a partir de un sustrato geológico bruto requiere cientos de años, que pueden ser miles en climas y geografías menos favorables. ACTIVIDAD Nº 3 Comparación de la permeabilidad del suelo con la de algunos de sus componentes. Materiales:

∗ 3 botellas de plástico transparentes recortados como lo indica la figura. ∗ Probeta de 100 ml. ∗ Algodón. ∗ Arena, arcilla y tierra en iguales proporciones.

Procedimiento: 1. Armar tres dispositivos como indica la figura.

2. Colocar un trozo de algodón en el fondo del embudo.

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3. Rotular los recipientes con los números 1, 2 y 3. 4. Los embudos deberán contener igual cantidad de: Nº 1Arena, Nº 2 Arcilla, Nº 3 Tierra. 5. Verter con la probeta en cada embudo100 cm3 y calcular:

a. Tiempo que tarda en caer la primera gota. b. Agua acumulada en cada recipiente volcándola en la probeta. c. Agua retenida por la arena, la arcilla y la tierra.

6. Registrar los datos obtenidos en la siguiente tabla:

Recipiente Tiempo de caída de la primera gota

Agua acumulada en cm3

Agua retenida en cm3

Arena Arcilla Tierra

7. Analizar los datos de la tabla y responder:

a. ¿Cuál de los elementos utilizados es más permeable? b. ¿Cuál retiene más agua? c. ¿Qué se puede decir de la permeabilidad de la tierra y su capacidad de retener agua en relación con la

arena y la arcilla? 8. Investigar qué tipo de suelo hay en el monte de Mendoza y relacionar con los datos obtenidos en la

experiencia. EL AGUA Una de las condiciones indispensables para la existencia de la vida en un ambiente es la presencia de agua, pues su abundancia o carencia produce marcados efectos sobre los otros factores ambientales y condiciona en gran medida el tipo de organismo que lo habita. La disponibilidad de agua para los seres vivos en la naturaleza, a su vez, depende de otros factores ambientales. La temperatura del medio, por ejemplo, determina el estado en el cual se encuentra. La composición del suelo influye en el contenido de sales disueltas en el agua y este, a su vez, incide en los intercambios que se producen entre el ambiente y el interior de los organismos. Al mismo tiempo, los distintos tipos de suelos son más o menos permeables al agua según su composición; esto condiciona su disponibilidad para los seres vivos- especialmente los vegetales que habitan en él. Los vientos y el relieve también influyen sobre la distribución del agua. Cuando los vientos provenientes del mar chocan contra la ladera de una montaña, el aire húmedo asciende y se enfría. Las precipitaciones se producen principalmente sobre esa ladera. El lado opuesto de la montaña es seco, pues las lluvias son escasas. Las formaciones vegetales en una y otra ladera son muy diferentes y estas a su vez condicionan la presencia de otros organismos.

De la totalidad de agua que hay en la Tierra, sólo una cantidad mínima se encuentra fácilmente disponible para los seres vivos. Esto se debe a que principalmente el agua de los mares (97% del total de agua del planeta) resulta poco aprovechable debido a su elevada concentración salina. Del 3% del agua continental, aproximadamente el 2% se encuentra congelada en forma de hielo y nieve en los casquetes polares, glaciares y nevados y tan solo el 1%, se encuentra superficial en ríos, lagos, ciénagas, humedales y puede ser utilizada por las plantas; el resto se infiltra profundamente formando depósitos subterráneos. Por último, el agua de las nubes, la niebla y el vapor de agua representa una cantidad ínfima de la reserva hídrica.

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La importancia del agua en los seres vivos se debe a que posee propiedades físicas y químicas particulares respecto de otras sustancias: � Posee gran capacidad disolvente. Muchas de las sustancias que participan en los procesos vitales son solubles en agua y las partículas dispersas en ella tienen una mayor capacidad de reaccionar entre sí. Así, el agua, el compuesto más abundante en l0os seres vivos, constituye un medio adecuado para que se produzcan las reacciones químicas del metabolismo. � Posee un elevado calor específico. Esto significa que se debe agregar o eliminar una gran cantidad de energía térmica para cambiar su temperatura. Esta propiedad, junto con la alta capacidad de conducir el calor, permite mantener la temperatura de los organismos dentro de valores más o menos estables y aptos para la vida. Es por estas propiedades que los ambientes acuáticos son térmicamente más estables que los terrestres. � Entre 0º y 4º su densidad aumenta, es decir que, en lugar de expandirse se contrae. Es por eso que el hielo (menos denso que el agua) flota en el agua líquida. Esta propiedad impide el congelamiento de los mares y lagos de regiones frías, y permite que los seres vivos que los habitan permanezcan allí.��

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El hielo que flota en las aguas es un aislador entre el frío de la atmósfera y las aguas profundas. Ese hielo evita que las aguas profundas se congelen. Si el hielo fuera más pesado que el agua, descendería y aplastaría a los seres vivos, lo que impediría la existencia de vida.

� Fuerzas de adhesión, Cohesión y Tensión superficial. Las moléculas de agua en la interfase aire-agua son atraídas más fuertemente por las moléculas de agua vecinas que por el aire con el que están en contacto. Cuando la superficie del agua está en contacto con aire o con aceites y grasas se comporta como sí estuviera recubierta por una membrana elástica. La tensión superficial es muy importante en el funcionamiento de las plantas, por que evita el paso de burbujas por los pequeños tubos. Además los insectos livianos pueden caminar sin hundirse �

� Transparencia. El agua es bastante transparente a la radiación visible, permite la penetración de la luz a grandes profundidades garantizando la fotosíntesis de las algas. Las plantas continuamente absorben y pierden agua. En un día caliente, seco y soleado una hoja puede intercambiar en una hora toda su agua. Durante su ciclo de vida una planta puede perder a través de la superficie foliar el agua equivalente a 100 veces el peso fresco. La pérdida de agua por transpiración, es un medio importante para disipar el calor generado por efecto de la luz solar. El calor se disipa porque las moléculas de agua que escapan hacia la atmósfera tienen mayor energía que la energía que rompe los enlaces del líquido. Cuando las moléculas escapan, dejan atrás, una masa de moléculas con menor energía y así el cuerpo de agua se enfría. Para una hoja típica, casi la mitad del calor que entra del sol es disipado por transpiración. La corriente de agua absorbida por las raíces suministra fuerza para permitir el ascenso de la savia. Este también es el medio para conducir minerales disueltos en el suelo hacia la superficie de la raíz y llevarlos a todos los órganos de la planta.

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Importancia Ecológica del Agua

La vida en este planeta comenzó en el agua y actualmente, dondequiera que encontremos agua líquida, la vida también se encuentra presente. Hay organismos unicelulares que viven en la ínfima cantidad de agua que se adhiere a un grano de arena. Algunos tipos de algas se encuentran sólo en las superficies inferiores en fusión de los témpanos de hielo polares. Ciertas bacterias pueden tolerar el agua casi hirviente de las fuentes termales. En el desierto, las plantas cumplen un ciclo de vida completo, “de semilla a flor a semilla’’, después de un único aguacero. En las selvas tropicales, el agua que se almacena en las hojas de las plantas forma un microcosmos, en el que una miríada de pequeños organismos crece, desovan y mueren. ACTIVIDAD Nº 4: �

Organizar la información sobre el agua en un mapa conceptual. Completar la siguiente tabla.

Propiedad del agua Importancia para la vida

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EL AIRE El aire es un medio gaseoso que no tiene la consistencia del agua ni del suelo. Sin embargo, a pesar de ser una masa gaseosa que ofrece poca resistencia, muchos organismos pueden trasladarse el él gracias a las adaptaciones en la forma de su cuerpo. La Atmósfera Es la capa de gases que envuelve a la Tierra y la protege de las radiaciones solares y de los cuerpos que llegan desde el espacio. Como una pantalla protectora, la atmósfera conserva el calor, impidiendo su disipación, y determina los diferentes estados del tiempo. Por otra parte, asegura la conservación del agua en el planeta, porque en ella se generan las nubes, las lluvias y los vientos. Además, permite la existencia del sonido, ya que es conductora de las ondas sonoras. Su composición:

• 78% de nitrógeno • 20% de oxígeno

• 1% de otros gases como dióxido de carbono, hidrógeno, helio y argón. • Vapor de agua • Polvo atmosférico: hollín y cenizas volcánicas

Sus capas: Además de distinguirlas por su altura, se diferencian entre sí, por su composición y temperatura.

• Troposfera. Es la porción de la atmósfera que se encuentra en contacto con la superficie terrestre. Alcanza aproximadamente los 10 Km. de altura, aunque en los polos es más delgada. Los gases de la troposfera constituyen el aire, donde se encuentra la mayor cantidad de vapor de agua, partículas de polvo, dióxido de carbono y oxígeno. Este último gas hace posible la vida en el planeta. Además, en esta capa tienen lugar los fenómenos meteorológicos. La temperatura disminuye con la altura, hasta llegar, en el límite de esta zona, llamado tropopausa, a los -50 ºC.

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• Estratósfera. Esta capa se extiende a partir de la tropopausa hasta los 50 Km. Los gases se disponen en estratos o capas horizontales, según su peso. A medida que se asciende, la temperatura comienza a aumentar hasta alcanzar unos pocos grados bajo cero. En esta zona es donde se concentra la mayor proporción de ozono, que conforma una capa que detiene gran parte de las radiaciones ultravioleta. Aquí también se desintegran y queman los meteoritos.

Clima

La temperatura y la humedad son dos factores abióticos esenciales porque juntos determinan el clima de un lugar. El clima depende tanto de la temperatura y la humedad, como de la radiación el viento, y la Interacción con latitud y altitud (se compensan en cierta forma). La humedad de un lugar o región depende de:

- la cantidad de agua que cae anualmente (precipitación pluvial), - la temperatura que reina en ese lugar en los distintos meses del año.

Las diferencias de temperaturas entre las distintas regiones del planeta pueden ser amplias y se deben principalmente al ángulo de incidencia de la luz solar, que depende de la latitud, y a la presencia o ausencia de cuerpos de agua en la superficie terrestre. Los cambios climáticos estacionales, que resultan del movimiento de traslación de la Tierra y de la inclinación de su eje de rotación, también son diferentes de acuerdo con la latitud. En los trópicos, por ejemplo, la diferencia de temperatura entre las estaciones puede ser de unos pocos grados, mientras que a mayores latitudes, la amplitud térmica media estacional puede alcanzar los 30º C. Además, el movimiento de rotación desvía los vientos hacia el occidente en los trópicos y hacia el oriente en las latitudes intermedias. Las corrientes oceánicas también desarrollan un papel importante en la distribución del calor sobre la superficie del planeta. En los mares, el agua fría circula hacia los trópicos a lo largo de las costas occidentales de los continentes, y el agua cálida circula hacia mayores latitudes a lo largo de las costas orientales.

Los rayos solares inciden en forma oblicua en los polos y en forma perpendicular en el ecuador. La energía que recibe la superficie terrestre en los polos es menor, pues el área sobre la cual se disemina la radiación es mayor y es más amplia la capa de la atmósfera que debe atravesar, en la cual se producen pérdidas de energía por absorción, dispersión y reflexión.

El agua y el suelo absorben energía térmica en forma diferente. El suelo se calienta y enfría rápidamente, mientras que el agua lo hace más lentamente. La acción modeladora que ejerce el agua sobre la temperatura ambiente provoca diferencias notables entre el clima de las zonas costeras y el de las regiones continentales.

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Las variaciones de temperatura en relación con la latitud condicionan en gran medida los vientos y las precipitaciones y. por lo tanto, originan la diversidad de climas del planeta. La altitud también influye sobre el clima de una región, pues a medida que se asciende 180 metros sobre el nivel del mar, la temperatura desciende 1º C. La distribución de las especies, en especial de los vegetales, está condicionada por el clima, y es por eso que se pueden distinguir ambientes “tipo” – llamados biomas – que se diferencian principalmente por las plantas que predominan en ellos. Algunos ejemplos de biomas son el desierto, la tundra, y el bosque de coníferas. Los procesos vitales, tal como los conocemos, sólo tienen lugar dentro del rango de temperaturas en el cual el agua es líquida: 0º C - 100º C en la superficie de la Tierra. Cuando las temperaturas son muy elevadas, las moléculas se vuelven menos estables ya que el aumento de energía cinética puede provocar la ruptura de los enlaces químicos. Aunque las temperaturas sobre la Tierra rara vez superan los 50º C, excepto en los manantiales de aguas calientes y en la superficie de l suelo en los desiertos cálidos, las temperaturas por debajo del punto de congelamiento del agua son habituales en extensas regiones de la superficie terrestre. Cuando el agua de las células se congela, la estructura cristalina del hielo interrumpe la mayoría de los procesos vitales, puede dañas estructuras celulares delicadas y finalmente producir la muerte. ACTIVIDAD Nº 5: Influencia de la temperatura en la distribución de especies. Cada especie puede desarrollar sus actividades vitales dentro de un rango de temperaturas ambientales. Las especies suelen presentar distinto grado de sensibilidad a la temperatura en las diferentes etapas de su vida. Para estudiar el rango de temperaturas óptimas para una especie es necesario realizar experimentos en los cuales se controles rigurosamente las variables ambientales. El siguiente gráfico representa las respuestas de una especie de planta de poroto (Pisium sativum) a los cambios de temperatura. �

a. Al observar el gráfico, ¿se puede afirmar que esta especie responde de igual manera a los cambios de

temperatura en todas las etapas de su vida? Justificar la respuesta- b. Si consideran que hay una etapa más sensible que otras, indicar cuál es y explicar qué datos del gráfico

utilizaron para responder. c. Escribir un texto que contenga la misma información que el gráfico. d. Discutir cuál habrá sido el experimento realizado para obtener los datos que se utilizaron para elaborar el

gráfico. e. Escribir el diseño del experimento, detallando las condiciones en que debería ser realizado para que los

resultados sean confiables.