martes, octubre 14, 2008
Teoría Endosimbiótica
Teoría Endosimbiótica
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La teoría endosimbiótica postula que algunos orgánulos propios de las células eucariotas, especialmente plastos y mitocondrias, habrían tenido su origen en organismos procariotas que después de ser englobados por otro microorganismo habrían establecido una relación endosimbiótica con éste. Se especula con que las mitocondrias provendrían de protebacterias alfa (por ejemplo, rickettsias) y los plastos de cianobacterias.
La teoría endosimbiótica fue popularizada por Lynn Margulis en 1967,[1] con el nombre de endosimbiosis serie, quien describió el origen simbiogenético de las células eucariotas.[2] También se conoce por el acrónimo inglés SET (Serial Endosymbiosis Theory). En su libro de 1981, Symbiosis in Cell Evolution,[3] [4] Margulis sostiene que las células eucariotas se originaron como comunidades de entidades que obraban recíprocamente y que terminaron en la fusión de varios organismos.[5] En la actualidad, se acepta que las mitocondrias y los cloroplastos de los eucariontes procedan de la endosimbiosis. Pero la idea de que una espiroqueta endosimbiótica se convirtiera en los flagelos y cilios de los eucariontes no ha recibido mucha aceptación, debido a que estos no muestran semejanzas ultraestructurales con los flagelos de los procariontes y carecen de ADN.
Antecedentes del origen simbiogenético de las eucariotas [editar]
En 1883, el biólogo alemán Andreas Schimper propuso que la capacidad fotosintética de las células vegetales podía proceder de cianobacterias aun presentes en la naturaleza y con iguales capacidades.
A principios del siglo XX Ivan Wallin (anatomista estadounidense) llegó a la misma conclusión, y en 1910 Kostantin S. Mereschovky presentó la hipótesis según la cual el origen de las células eucariotas se encontraba en la fusión de varias bacterias diferentes.
En 1918 el biólogo francés Paul Portier llegaría a la conclusión de que las mitocondrias de las eucariotas habrían sido en su día bacterias de vida libre, ahora confinadas en el interior de estas eucariotas; Wallin llegaría en 1925 a la misma conclusión.
Estos trabajos, minusvalorados en su tiempo, permanecieron olvidados hasta que Margulis, apoyándose en ellos, poniendo énfasis en las capacidades de las bacterias y la potencialidad de la simbiosis, formulara en 1967 la teoría endosimbiótica.
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La teoría endosimbiótica postula que algunos orgánulos propios de las células eucariotas, especialmente plastos y mitocondrias, habrían tenido su origen en organismos procariotas que después de ser englobados por otro microorganismo habrían establecido una relación endosimbiótica con éste. Se especula con que las mitocondrias provendrían de protebacterias alfa (por ejemplo, rickettsias) y los plastos de cianobacterias.
La teoría endosimbiótica fue popularizada por Lynn Margulis en 1967,[1] con el nombre de endosimbiosis serie, quien describió el origen simbiogenético de las células eucariotas.[2] También se conoce por el acrónimo inglés SET (Serial Endosymbiosis Theory). En su libro de 1981, Symbiosis in Cell Evolution,[3] [4] Margulis sostiene que las células eucariotas se originaron como comunidades de entidades que obraban recíprocamente y que terminaron en la fusión de varios organismos.[5] En la actualidad, se acepta que las mitocondrias y los cloroplastos de los eucariontes procedan de la endosimbiosis. Pero la idea de que una espiroqueta endosimbiótica se convirtiera en los flagelos y cilios de los eucariontes no ha recibido mucha aceptación, debido a que estos no muestran semejanzas ultraestructurales con los flagelos de los procariontes y carecen de ADN.
Antecedentes del origen simbiogenético de las eucariotas [editar]
En 1883, el biólogo alemán Andreas Schimper propuso que la capacidad fotosintética de las células vegetales podía proceder de cianobacterias aun presentes en la naturaleza y con iguales capacidades.
A principios del siglo XX Ivan Wallin (anatomista estadounidense) llegó a la misma conclusión, y en 1910 Kostantin S. Mereschovky presentó la hipótesis según la cual el origen de las células eucariotas se encontraba en la fusión de varias bacterias diferentes.
En 1918 el biólogo francés Paul Portier llegaría a la conclusión de que las mitocondrias de las eucariotas habrían sido en su día bacterias de vida libre, ahora confinadas en el interior de estas eucariotas; Wallin llegaría en 1925 a la misma conclusión.
Estos trabajos, minusvalorados en su tiempo, permanecieron olvidados hasta que Margulis, apoyándose en ellos, poniendo énfasis en las capacidades de las bacterias y la potencialidad de la simbiosis, formulara en 1967 la teoría endosimbiótica.
La teoría
Modelos quiméricos del origen de Eukarya.[6] [7] Arriba: 1-Fusión, 2-Simbiosis, 3-Ingestión y endosimbiosis. Abajo: Teoría de la endosimbiosis serie: 4-Fusión de una arquea y una espiroqueta, 5-Adquisición de mitocondrias. 6-Adquisición de cloroplastos.
La teoría endosimbiótica describe el paso de las células procariotas (células bacterianas, no nucleadas) a las células eucariotas (células nucleadas constituyentes de los procariontes y componentes de todos los pluricelulares) mediante incorporaciones simbiogenéticas
Margulis describe este paso en una serie de tres incorporaciones mediante las cuales, por la unión simbiogenética de bacterias, se originaron las células que conforman a los individuos de los otros cuatro reinos (protistas, animales, hongos y plantas).
Según la estimación más aceptada, hace 2.000 millones de años (aunque una horquilla posible podría descender a la cifra de 1.500 millones de años) la vida la componían multitud de bacterias diferentes, adaptadas a los diferentes medios. Margulis destacó también, la que debió ser una alta capacidad de adaptación de estas bacterias al cambiante e inestable ambiente de la Tierra en aquella época. Hoy se conocen más de veinte metabolismos diferentes usados por las bacterias frente al único usado por los pluricelulares: el aeróbico (que usan el oxígeno como fuente de energía; las plantas utilizan dos: aeróbico y fotosíntesis). Para Margulis, tal variedad revela las dificultades a las que las bacterias se tuvieron que enfrentar y su capacidad para aportar soluciones a esas dificultades.
Primera incorporación simbiogenética:
Una bacteria consumidora de azufre, que utilizaba el azufre y el calor como fuente de energía (arquea fermentadora o termoacidófila), se fusionó con una bacteria nadadora (espiroqueta) pasando a formar un nuevo organismo sumando sus características iniciales de forma sinérgica (en la que el resultado de la incorporación de dos o más unidades adquiere mayor valor que la suma de sus componentes). El resultado fue el primer eucarionte (unicelular eucariota) y ancestro único de todos los pluricelulares. El núcleoplasma de la células de animales, plantas y hongos sería el resultado de la unión de estas dos bacterias.
A las características iniciales de ambas células se le sumó una nueva morfología más compleja con una nueva y llamativa resistencia al intercambio genético horizontal. El ADN quedó confinado en un núcleo interno separado del resto de la célula por una membrana.
Esta parte de la teoría (incorporación de la espiroqueta) no es aceptada en la actualidad, pues sólo la defienden Margulis y sus asociados. Ninguna de las homologías propuestas entre los flagelos de los eucariontes y de las espiroquetas[8] [9] ha resistido el escrutinio.[10] [11] La homología de la tubulina a la proteína bacteriana de replicación/citoesqueleto FtsZ parece rematar definitivamente la causa contra Margulis, puesto que la FtsZ se encuentra nativamente en las arqueas, proporcionando un antepasado endógeno a la tubulina (en oposición a la hipótesis de Margulis de que la arquea había adquirido la tubulina de una espiroqueta simbiótica).
Segunda incorporación simbiogenética:
Este nuevo organismo todavía era anaeróbico, incapaz de metabolizar el oxígeno, ya que este gas suponía un veneno para él, por lo que viviría en medios donde este oxigeno, cada vez más presente, fuese escaso. En este punto, una nueva incorporación dotaría a este primigenio eucarionte de la capacidad para metabolizar oxigeno. Este nuevo endosombionte, originariamente bacteria respiradora de oxigeno de vida libre, se convertiría en las actuales mitocondrias y peroxisomas presentes en las células eucariotas de los pluricelulares, posibilitando su éxito en un medio rico en oxígeno como ha llegado a convertirse el planeta Tierra. Los animales y hongos somos el resultado de esta segunda incorporación.
Tercera incorporación simbiogenética:
Esta tercera incorporación originó el Reino vegetal, las recientemente adquiridas células respiradoras de oxígeno fagocitarían bacterias fotosintéticas y algunas de ellas, haciéndose resistentes, pasarían a formar parte del organismo, originando a su vez un nuevo organismo capaz de sintetizar la energía procedente del Sol. Estos nuevos pluricelulares, las plantas, con su éxito, contribuyeron y contribuyen al éxito de animales y hongos.
En la actualidad permanecen las bacterias descendientes de aquellas que debieron, por incorporación, originar las células eucariotas; así como aquellos protistas que no participaron en alguna de las sucesivas incorporaciones.
Pruebas a favor de la teoría
La evidencia de que las mitocondrias y los plastos surgieron a través del proceso de endosimbiosis son las siguientes:
El tamaño de las mitocondrias es similar al tamaño de algunas bacterias.
Las mitocondria y los cloroplastos contienen ADN bicatenario circular cerrado covalentemente - al igual que los procariotas- mientras que el núcleo eucariota posee varios cromosomas bicatenarios lineales.
Están rodeados por una doble membrana, lo que concuerda con la idea de la fagocitosis: la membrana interna sería la membrana plasmática originaria de la bacteria, mientras que la membrana externa correspondería a aquella porción que la habría englobado en una vesícula.
Las mitocondrias y los cloroplastos se dividen por fisión binaria al igual que los procariotas (los eucariotas lo hacen por mitosis). En algunas algas, tales como Euglena, los plastos pueden ser destruidos por ciertos productos químicos o la ausencia prolongada de luz sin que el resto de la célula se vea afectada. En estos casos, los plastos no se regeneran.
En mitocondrias y cloroplastos los centros de obtención de energía se sitúan en las membranas, al igual que ocurre en las bacterias. Por otro lado, los tilacoides que encontramos en cloroplastos son similares a unos sistemas elaborados de endomembranas presentes en cianobacterias.
En general, la síntesis proteica en mitocondrias y cloroplastos es autónoma.
Algunas proteínas codificadas en el núcleo se transportan al orgánulo, y las mitocondrias y cloroplastos tienen genomas pequeños en comparación con los de las bacterias.. Esto es consistente con la idea de una dependencia creciente hacia el anfitrión eucariótico después de la endosimbiosis. La mayoría de los genes en los genomas de los orgánulos se han perdido o se han movido al núcleo. Es por ello que transcurridos tantos años, hospedador y huésped no podrían vivir por separado.
En mitocondrias y cloroplastos encontramos ribosomas 70s, característicos de procariotas, mientras que en el resto de la célula eucariota los ribosomas son 80s.
El análisis del RNAr 16s de la subunidad pequeña del ribosoma de mitocondrias y plastos revela escasas diferencias evolutivas con algunos procariotas.
Una posible endosimbiosis secundaria (es decir, implicando plastos eucariotas) ha sido observado por Okamoto e Inouye (2005). El protista heterótrofo Hatena se comporta como un depredador e ingiere algas verdes, que pierden sus flagelos y citoesqueleto, mientras que el protista, ahora un anfitrión, adquiere nutrición fotosintética, fototaxia y pierde su aparato de alimentación.
Pruebas en contra de la teoría
Las mitocondrias y los plastos contienen intrones, una característica exclusiva del ADN eucariótico. Por tanto debe de haber ocurrido algún tipo de transferencia entre el ADN nuclear y el ADN mitocondrial/cloroplástico.
Ni las mitocondrias ni los plastos pueden sobrevivir fuera de la célula. Sin embargo, este hecho se puede justificar por el gran número de años que han transcurrido: los genes y los sistemas que ya no eran necesarios fueron suprimidos; parte del ADN de los orgánulos fue transferido al genoma del anfitrión, permitiendo además que la célula hospedadora regule la actividad mitocondrial.
La célula tampoco puede sobrevivir sin sus orgánulos: esto se debe a que a lo largo de la evolución gracias a la mayor energía y carbono orgánico disponible, las células han desarrollado metabolismos que no podrían sustentarse solamente con las formas anteriores de síntesis y asimilación.
Consideración actual
Actualmente se considera que la evolución pudo darse a través de dos vías:
La aparición de membrana nuclear, retículo endoplásmico, aparato de Golgi, vacuolas y lisosomas se explicaría mediante la Teoría autógena.
La aparición de mitocondrias y cloroplastos se explicaría mediante la Teoría endosimbiótica.
Miller y Urey
Experimento de Miller y Urey
El experimento de Miller-Urey representa la primera demostración de que se pueden formar espontáneamente moléculas orgánicas a partir de sustancias inorgánicas simples en condiciones ambientales adecuadas.
En 1953[1] Stanley L. Miller (1930-2007), un estudiante de doctorado de la Universidad de Chicago propuso a su director Harold Urey, realizar un experimento para contrastar la hipótesis de Aleksandr Oparin y J. B. S. Haldane según la cual en las condiciones de la Tierra primitiva se habían producido reacciones químicas que condujeron a la formación de compuestos orgánicos a partir de inorgánicos, que posteriormente originaron las primeras formas de vida. Urey pensaba que los resultados no serían concluyentes pero finalmente aceptó la propuesta de Miller. Diseñaron un aparato en el que simularon algunas condiciones de la atmósfera de la Tierra primitiva. El experimento consistió, básicamente, en someter una mezcla de metano, amoniaco, hidrógeno y agua a descargas eléctricas de 60.000 voltios. Este experimento dio como resultado la formación de una serie de moléculas orgánicas, entre la que destacan ácido acético, ADP-Glucosa, y los aminoácidos glicina, alanina, ácido glutámico y ácido aspártico,este experimento fue clave para comprobar la teorìa de Oparìn y Haldane[1] [2] usados por las células como los pilares básicos para sintetizar sus proteínas.
Esquema del experimento
En el aparato se introdujo la mezcla gaseosa, el agua se mantenía en ebullición y posteriormente se realizaba la condensación; las sustancias se mantenían a través del aparato mientras dos electrodos producían descargas eléctricas continuas en otro recipiente.
Después que la mezcla había circulado a través del aparato, por medio de una llave se extraían muestras para analizarlas. En éstas se encontraron, como se ha mencionado, varios aminoácidos, un carbohidrato y algunos otros compuestos orgánicos.
El experimento realizado por Miller y Urey indicó que la síntesis de compuestos orgánicos, como los aminoácidos, fue fácil en la Tierra primitiva. Otros investigadores –siguiendo este procedimiento y variando el tipo y las cantidades de las sustancias que reaccionan- han producido algunos componentes simples de los ácidos nucleicos y hasta ATP[cita requerida].
Esta experiencia abrió una nueva rama de la biología, la exobiología. Desde entonces, los nuevos conocimientos sobre el ADN y el ARN, el descubrimiento de condiciones prebióticas en otros planetas y el anuncio de posibles fósiles bacterianos encontrados en meteoritos provenientes de Marte, han renovado la cuestión del origen de la vida.
miércoles, octubre 01, 2008
ECOSISTEMA
ECOSISTEMA
La ecología es una ciencia que estudia las interrelaciones entre los organismos y el medio ambiente en el que viven, es decir, el ecosistema. Realiza un estudio científico, que incluye conocer las diferentes especies del lugar de estudio, así como las relaciones entre éstas y los factores ambientales que las afectan, tales como temperatura, humedad ambiental y aire.
Por ello, conviene destacar que el ecosistema es una relación entre el ambiente abiótico conformado por temperatura, radiación, humedad ambiental, presión atmosférica, sustancias orgánicas e inorgánicas, etc. y una comunidad, comprendiendo el espacio en que viven los organismos, el componente biótico (elementos vivos).
BASES FÍSICAS DE LA VIDA
Nuestro planeta Tierra está habitado por una gran diversidad de especies vivientes, que están inmersos en un medio ambiente que establece una serie de limitaciones físico-químicas que condicionan y determinan, su sobrevivencia.
El medio ambiente abiótico es absolutamente dinámico, de tal forma que esta sujeto constantemente a una serie de cambios. Esta capacidad de cambio del medio hace que la biodiversidad de especies vivientes desarrolle una serie de adaptaciones que les permiten competir con los otros seres vivos y aprovechar mejor los recursos que el medio les ofrece.
Por lo tanto los seres bióticos no son organismos aislados. Por el contrario, están constantemente interactuando, entre ellos y con el medio abiótico.
Todos los organismos vivos están dependiendo de una serie de condiciones físicas tales como temperatura, presión atmosférica y radiación. Estos tres factores abióticos son indispensables para que la vida continúe normalmente.
Temperatura: la mayoría de los seres vivos sólo puede existir dentro de estrechos rangos de temperatura. Dentro del margen señalado anteriormente podemos distinguir tres niveles fundamentales: temperatura máxima, mínima y óptima.
La mayoría de los organismos bióticos están adaptados a la temperatura en la cual sus procesos vitales se lleven a cabo con la máxima eficiencia, es decir, una temperatura óptima.
Presión Atmosférica: la presión está muy relacionada con el oxígeno disponible; a mayor presión atmosférica, mayor concentración de oxígeno y viceversa, de manera que cada especie deberá habitar el lugar que más se adapte a sus características fisiológicas.
Radiación: la radiación solar que llega a la corteza terrestre tiene distintas longitudes de onda, las que van a influir y condicionar la existencia de las diversas especies.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS
Población: Es un grupo de organismos de la misma especie que se cruzan entre sí y habitan en un área geográfica particular en un tiempo determinado. El conocimiento de la dinámica de las poblaciones es esencial para los estudios de las diversas interacciones entre los grupos de organismos y tiene, además, una gran importancia práctica. Por ejemplo, la identificación de las especies en peligro de extinción y de los tipos de intervención que pueden evitar su extinción también depende del conocimiento de la dinámica de poblaciones.
Propiedades de las Poblaciones
· Densidad: Corresponde al número de individuos de la misma especie que habitan en una unidad de superficie o de volumen. Ejemplo: 65 ovejas / Km2. Esta propiedad permite tener un parámetro sobre el tamaño de la población y su relación con el espacio.
· Tasa de Natalidad: Porcentaje de nuevos individuos que se incorporan a la población.
· Tasa de Mortalidad: Porcentaje de individuos que mueren en una población.
· Migraciones: Movimientos de individuos dentro de la población. La inmigración corresponde a la entrada de nuevos individuos a la población y la emigración es la salida de individuos. Esta característica confiere a la población la propiedad de dispersión.
· Patrones de Crecimiento Poblacional: El crecimiento poblacional es el cambio en el número de individuos que tiene una población a través del tiempo. Por lo tanto, este factor depende directamente de la densidad por unidad de tiempo.
El modelo más simple de crecimiento de una población cuyo número de individuos se incrementa a una tasa constante, se conoce como Crecimiento exponencial.
Las poblaciones, luego de un crecimiento exponencial, tienden a estabilizarse al tamaño máximo que puede sostener el ambiente (capacidad de carga). El índice de crecimiento se reduce poco a poco hasta alcanzar un estado de equilibrio a largo plazo. En este equilibrio, el índice de nacimientos se aproxima con el índice de mortalidad y se estabiliza el tamaño de la población. Este tipo de crecimiento, se denomina Crecimiento logístico.
· Distribución de las Poblaciones: Es la forma en que los individuos están dispersos dentro del área habitada por la población. La descripción de la distribución espacial suministra información adicional sobre la población. El patrón de disposición de los organismos dentro del espacio bidimensional o tridimensional.
En general, se distinguen tres tipos o patrones de distribución:
- Azar: en el cual el esparcimiento entre los individuos es irregular y la presencia de un individuo no afecta de manera directa la ubicación de otros.
- Agrupado: en el cual los individuos se encuentran agrupados en manchones, por lo que la presencia de un individuo aumenta la probabilidad de encontrar a otro.
-
Regular: en el cual los individuos están espaciados uniformemente dentro del área, y la presencia de un individuo disminuye la probabilidad de encontrar a otro en la vecindad.
Regulación del Tamaño de la Población
La noción popular que “la naturaleza se encuentra en equilibrio” y que las poblaciones generalmente alcanzan un estado de equilibrio ha sido objeto de severas críticas por parte de ecólogos contemporáneos.
Aunque es difícil comprender por qué ocurren fluctuaciones en el tamaño de las poblaciones, es de suma importancia, tener este conocimiento, debido a que las fluctuaciones de las poblaciones de una especie pueden tener efecto profundo para bien o para mal, sobre otras especies, incluido la especie humana. Se cree que en estas fluctuaciones intervienen diversos factores.
· Factores Limitantes: Las diferentes poblaciones presentan factores limitantes específicos. De importancia crítica es la gama de tolerancia que muestran los organismos hacia factores como la luz, la temperatura, la salinidad, el agua disponible, el espacio para la nidificación y la escasez o el exceso de nutrientes necesaria.
Si cualquier requerimiento esencial es escaso, o cualquier característica del ambiente es demasiado extrema, no es posible que la población crezca, aunque todas las otras necesidades estén satisfechas
· Estrategias de Vida: Este concepto se refiere a un conjunto de rasgos coadaptados que afectan a la supervivencia y la reproducción de una población.
La propuesta más usada y difundida ha sido la de R. Mac Arthur y E.O Wilson quienes clasificaron las estrategias en «R»
y «K», diferenciándolas básicamente por las siguientes características:
Estrategia R
Estrategia K
Muchas crías
Pocas crías
Maduración rápida
Maduración lenta
Reproducción
1 sola vez
Reproducción en muchas ocasiones
Poco o ningún cuidado parental
Cuidado parental intenso
Ej. Bacteria flores
Ej. Árboles
mamíferos del desierto.
COMUNIDAD
Como todos los seres vivos requieren de otros seres vivos iguales a ellos o de otras especies, surge la Comunidad o Biocenosis que corresponde al conjunto de poblaciones, animales y vegetales que se relacionan entre sí en un lugar determinado.
En toda biocenosis existe una estructura y una dinámica:
Estructura de una comunidad biológica.
Está determinada por la clase, número y distribución de los individuos que forman las poblaciones. En la estructura de una comunidad biológica se distinguen tres aspectos fundamentales: composición, estratificación y límites:
a. Composición de las Comunidades: Dentro de ésta se debe tomar en cuenta las
siguientes características:
Abundancia: es el número de individuos que presenta una comunidad por unidad de superficie o de volumen (densidad de la población).
Diversidad: se refiere a la variedad de especies que constituyen una comunidad.
Tanto la abundancia como la diversidad es pequeña en aquellas zonas de climas extremos como desiertos, fondos de océanos etc.
Dominancia: se refiere a la especie que sobresale en una comunidad, ya sea por el número de organismos, el tamaño, su capacidad defensiva, etc. La comunidad, por lo general, lleva el nombre de la especie que domina, por ejemplo, un pinar, comunidad de espinos, banco de ostras, etc.
Hábitat: Es un lugar que ocupa la especie dentro del espacio físico de la comunidad.
Es necesario considerar al estudiar el concepto de hábitat que los organismos reaccionan ante una variedad de factores ambientales y sólo pueden ocupar un cierto hábitat, cuando los valores de esos factores caen dentro del rango de tolerancia de la especie.
Nicho Ecológico: Corresponde al papel u ocupación que desempeña la especie dentro de la comunidad; si es un productor, un herbívoro o bien un carnívoro. Una definición operativa de nicho es, en realidad, más compleja e incluye muchos más factores que el modo de vida de un organismo. Es de hecho, el ambiente total y también el modo de vida de todos los miembros de una especie determinada en la población.
Los organismos con un amplio rango de tolerancia ocupan nichos extensos, se les llama generalistas. Los organismos con un rango estrecho de tolerancia ocupan un nicho más reducido y se les llama especialistas, suelen ser empleados como indicadores ecologicos.
Indicador ecológico: es aquella especie que presenta estrechos límites de tolerancia a un determinado factor físico.
Muchas son las especies que desde hace siglos se han identificado y utilizado como indicadores ecológicos, para detectar la existencia desubstancias tóxicas. A estas especies se les ha dado el nombre genérico de bioindicadores. Por ejemplo los mineros utilizaban los canarios para detectar la presencia de gases letales antes de internarse en las minas. En el caso de las grandes ciudades, uno de los indicadores más notables de la contaminación del aire en las ciudades es la presencia de líquenes, que son especies particularmente sensibles a concentraciones importantes de SO2 y otras impurezas atmosféricas.
b. Estratificación de la Biocenosis: Las comunidades se pueden encontrar en estratos
o capas horizontales o bien verticales. De igual manera existen comunidades monoestratificadas, en donde su estratificación vertical es muy pequeña y sólo se permite distinguir un estrato, tal es el caso de las zona rocosas o desérticas cuyos animales y plantas (representadas especialmente por líquenes) forman una capa al mismo nivel. Como ejemplo de una estratificación vertical podemos observar un bosque en el cual se encuentra el estrato subterráneo, suelo, un estrato herbáceo, arbustivo y arbóreo.
c. Límites de la Biocenosis: En ocasiones es difícil establecer con claridad los límites
de una comunidad. Esto resulta sencillo hacerlo en comunidades que ocupan biotopos muy concretos y delimitados, como ocurre en una pequeña charca o bien en una isla. Cuando se trata de individualizar biocenosis establecidas en biotopos como el océano resulta difícil delimitarlas pues unas con otras se interfieren. En tales casos existen zonas de transición que pueden ser intermedias y que se conocen con en nombre de ECOTONO. La frontera entre un bosque y una pradera, o bien la orilla de un río son ejemplos de ecotonos.
DINÁMICA DE UNA COMUNIDAD BIOLÓGICA:
La estructura física y biológica no es una característica estática de la comunidad, ya que cambia temporal y espacialmente.
La estructura vertical de la comunidad cambia con el tiempo, conforme los organismos que la forman nacen, crecen y mueren. Las tasas de natalidad y mortalidad de las especies varia en respuesta a los cambios ambientales, cambiando el patrón de diversidad y dominancia de las especies, lo que lleva a lo largo del tiempo y en el espacio a un cambio en la estructura de la comunidad, tanto física como biológica, este cambio en el patrón de la estructura de la comunidad es lo que se llama dinámica de comunidades.
Dentro de la dinámica podemos encontrar tres puntos fundamentales: las sucesiones ecológicas, las fluctuaciones y las interacciones que se desarrollan entre las poblaciones.
sucesión ecológica: Es un cambio estructural de una comunidad en el que un conjunto de plantas y animales toman el lugar de otros, siguiendo orden predecible hasta cierto punto, aunque son tan variados como los ambientes en los que se lleva a cabo la sucesión.
En cada caso, la sucesión comienza con unos pocos invasores fuertes llamados pioneros. Si no hay perturbación la comunidad que se ha establecido, llegara a formar una comunidad climax, variada y relativamente estable, que subsiste por si misma a lo largo del tiempo.
fluctuaciones de las poblaciones: pueden tener efectos profundos, a favor o en contra, sobre otras poblaciones incluyendo a la especie humana, son cambios en las poblaciones que debido a diversos factores ambientales, que afecta a veces dependiendo de la densidad o bien en forma independiente de la diversidad.
INTERACCIONES ENTRE LAS POBLACIONES DE LA BIOCENOSIS
Los seres vivos que forman la biocenosis, interactúan entre sí pudiendo dañarse, beneficiarse o no tener efectos.
Las relaciones intraespecíficas son aquéllas que se establecen entre individuos de una misma población. Las relaciones interespecíficas se desarrollan entre miembros de poblaciones diferentes.
Competencia
La competencia se caracteriza porque se establece una rivalidad entre individuos de la misma especie (competencia intraespecífica)
o de especies diferentes (competencia interespecífica) para conquistar un recurso; que esta en cantidad limitada. Como resultado de la competencia, el éxito biológico o reproductivo de los individuos que interactúan puede verse reducido. Entre los muchos recursos por los cuales los organismos pueden competir se encuentra el alimento, el agua, la luz, el espacio vital, etc. La intensidad de la competencia depende de lo similares que sean los requisitos de las dos especies. Por ejemplo las plantas a menudo compiten con otras plantas por la luz solar y el agua.
En la competencia interespecífica, ambas especies resultan perjudicadas en el sentido que se limita el acceso a los recursos.
Los análisis de situaciones en las que coexisten especies similares han demostrado que los recursos a menudo están subdivididos, o son distribuidos, por las especies coexistentes.
El solapamiento de nichos describe la situación en la cual los miembros de más de una especie utilizan el mismo recurso escaso. En las comunidades en las cuales ocurre solapamiento de nichos, la selección natural puede dar por resultado un aumento de las diferencias entre las especies que compiten. Fenómeno que se conoce como desplazamiento de caracteres.
Predación
Los miembros de una población atacan, capturan y matan a organismos de otra especie (presa), con el objeto de alimentarse. Sólo el depredador se ve favorecido en la relación.
Este tipo de relación tiene una fuerte influencia sobre la evolución de las poblaciones, tanto de predadores como de presas, dado que las presiones selectivas favorecen una eficiencia creciente en la alimentación por parte de los predadores y mecanismos mejorados para evitarlos de parte de las presas, como por ejemplo, el camuflaje, el mimetismo, las señales de alerta entre otras.
Las interacciones predador-presa también influyen sobre la dinámica de la población y pueden aumentar la diversidad de las especies reduciendo la competencia entre las presas. El tamaño de una población de predadores con frecuencia está limitado por la disponibilidad de presas. A su vez el tamaño de la población de presas depende de la cantidad de depredadores.
Simbiosis
Este concepto («vivir juntos») involucra a un conjunto de estrechas asociaciones que se establecen entre las poblaciones involucradas. Las relaciones simbióticas prolongadas pueden dar por resultado cambios evolutivos profundos en los organismos que intervienen.
Algunos ejemplos son:
· Mutualismo: Es una relación en donde, las especies participantes obtienen beneficio mutuo de la relación y no pueden vivir separadamente, pues mueren. Es una relación obligada. Ej.: plantas y bacterias fijadoras de nitrógeno (Rizobium sp), la relaciones entre las plantas y sus polinizadores, etc.
· Comensalismo: en esta relación se beneficia sólo una especie, mientras que la otra no se beneficia ni se daña. Por ejemplo: la relación entre el tiburón y el pez rémora.
- Protocooperación: en esta relación se benefician ambas especies, pero no es vital ni obligada. Por ejemplo las flores y los polinizadores.
Parasitismo: Relación en la cual uno de los individuos (parásito) se beneficia al alimentarse a expensas de otro (huésped), que se perjudica por la presencia del otro.
El parasitismo se puede considerar una forma especial de predación, en la que el predador es considerablemente más pequeño que la presa. Como ocurre con las formas más obvias de predación, es más probable que las enfermedades parasitarias eliminen a los más jóvenes, discapacitados y a los más viejos, haciéndolos más susceptibles a otros depredadores, o a los efectos del clima o a la escasez de alimento.
Ejemplo de enfermedades parasitarias en el ser humano. Pediculosis, Oxiurasis, Lombriz Soliaria.
Amensaismo: Relación en la cual, uno de los asociados resulta perjudicado por otro que no manifiesta un cambio aparente. Ej.: Hongo Penicillium productor de penicilina (un antibiótico que inhibe el crecimiento de bacterias) y las bacterias. En esta relación los hongos no se afectan ni se benefician, en cambio las bacterias son seriamente afectadas.
La ecología es una ciencia que estudia las interrelaciones entre los organismos y el medio ambiente en el que viven, es decir, el ecosistema. Realiza un estudio científico, que incluye conocer las diferentes especies del lugar de estudio, así como las relaciones entre éstas y los factores ambientales que las afectan, tales como temperatura, humedad ambiental y aire.
Por ello, conviene destacar que el ecosistema es una relación entre el ambiente abiótico conformado por temperatura, radiación, humedad ambiental, presión atmosférica, sustancias orgánicas e inorgánicas, etc. y una comunidad, comprendiendo el espacio en que viven los organismos, el componente biótico (elementos vivos).
BASES FÍSICAS DE LA VIDA
Nuestro planeta Tierra está habitado por una gran diversidad de especies vivientes, que están inmersos en un medio ambiente que establece una serie de limitaciones físico-químicas que condicionan y determinan, su sobrevivencia.
El medio ambiente abiótico es absolutamente dinámico, de tal forma que esta sujeto constantemente a una serie de cambios. Esta capacidad de cambio del medio hace que la biodiversidad de especies vivientes desarrolle una serie de adaptaciones que les permiten competir con los otros seres vivos y aprovechar mejor los recursos que el medio les ofrece.
Por lo tanto los seres bióticos no son organismos aislados. Por el contrario, están constantemente interactuando, entre ellos y con el medio abiótico.
Todos los organismos vivos están dependiendo de una serie de condiciones físicas tales como temperatura, presión atmosférica y radiación. Estos tres factores abióticos son indispensables para que la vida continúe normalmente.
Temperatura: la mayoría de los seres vivos sólo puede existir dentro de estrechos rangos de temperatura. Dentro del margen señalado anteriormente podemos distinguir tres niveles fundamentales: temperatura máxima, mínima y óptima.
La mayoría de los organismos bióticos están adaptados a la temperatura en la cual sus procesos vitales se lleven a cabo con la máxima eficiencia, es decir, una temperatura óptima.
Presión Atmosférica: la presión está muy relacionada con el oxígeno disponible; a mayor presión atmosférica, mayor concentración de oxígeno y viceversa, de manera que cada especie deberá habitar el lugar que más se adapte a sus características fisiológicas.
Radiación: la radiación solar que llega a la corteza terrestre tiene distintas longitudes de onda, las que van a influir y condicionar la existencia de las diversas especies.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS
Población: Es un grupo de organismos de la misma especie que se cruzan entre sí y habitan en un área geográfica particular en un tiempo determinado. El conocimiento de la dinámica de las poblaciones es esencial para los estudios de las diversas interacciones entre los grupos de organismos y tiene, además, una gran importancia práctica. Por ejemplo, la identificación de las especies en peligro de extinción y de los tipos de intervención que pueden evitar su extinción también depende del conocimiento de la dinámica de poblaciones.
Propiedades de las Poblaciones
· Densidad: Corresponde al número de individuos de la misma especie que habitan en una unidad de superficie o de volumen. Ejemplo: 65 ovejas / Km2. Esta propiedad permite tener un parámetro sobre el tamaño de la población y su relación con el espacio.
· Tasa de Natalidad: Porcentaje de nuevos individuos que se incorporan a la población.
· Tasa de Mortalidad: Porcentaje de individuos que mueren en una población.
· Migraciones: Movimientos de individuos dentro de la población. La inmigración corresponde a la entrada de nuevos individuos a la población y la emigración es la salida de individuos. Esta característica confiere a la población la propiedad de dispersión.
· Patrones de Crecimiento Poblacional: El crecimiento poblacional es el cambio en el número de individuos que tiene una población a través del tiempo. Por lo tanto, este factor depende directamente de la densidad por unidad de tiempo.
El modelo más simple de crecimiento de una población cuyo número de individuos se incrementa a una tasa constante, se conoce como Crecimiento exponencial.
Las poblaciones, luego de un crecimiento exponencial, tienden a estabilizarse al tamaño máximo que puede sostener el ambiente (capacidad de carga). El índice de crecimiento se reduce poco a poco hasta alcanzar un estado de equilibrio a largo plazo. En este equilibrio, el índice de nacimientos se aproxima con el índice de mortalidad y se estabiliza el tamaño de la población. Este tipo de crecimiento, se denomina Crecimiento logístico.
· Distribución de las Poblaciones: Es la forma en que los individuos están dispersos dentro del área habitada por la población. La descripción de la distribución espacial suministra información adicional sobre la población. El patrón de disposición de los organismos dentro del espacio bidimensional o tridimensional.
En general, se distinguen tres tipos o patrones de distribución:
- Azar: en el cual el esparcimiento entre los individuos es irregular y la presencia de un individuo no afecta de manera directa la ubicación de otros.
- Agrupado: en el cual los individuos se encuentran agrupados en manchones, por lo que la presencia de un individuo aumenta la probabilidad de encontrar a otro.
-
Regular: en el cual los individuos están espaciados uniformemente dentro del área, y la presencia de un individuo disminuye la probabilidad de encontrar a otro en la vecindad.
Regulación del Tamaño de la Población
La noción popular que “la naturaleza se encuentra en equilibrio” y que las poblaciones generalmente alcanzan un estado de equilibrio ha sido objeto de severas críticas por parte de ecólogos contemporáneos.
Aunque es difícil comprender por qué ocurren fluctuaciones en el tamaño de las poblaciones, es de suma importancia, tener este conocimiento, debido a que las fluctuaciones de las poblaciones de una especie pueden tener efecto profundo para bien o para mal, sobre otras especies, incluido la especie humana. Se cree que en estas fluctuaciones intervienen diversos factores.
· Factores Limitantes: Las diferentes poblaciones presentan factores limitantes específicos. De importancia crítica es la gama de tolerancia que muestran los organismos hacia factores como la luz, la temperatura, la salinidad, el agua disponible, el espacio para la nidificación y la escasez o el exceso de nutrientes necesaria.
Si cualquier requerimiento esencial es escaso, o cualquier característica del ambiente es demasiado extrema, no es posible que la población crezca, aunque todas las otras necesidades estén satisfechas
· Estrategias de Vida: Este concepto se refiere a un conjunto de rasgos coadaptados que afectan a la supervivencia y la reproducción de una población.
La propuesta más usada y difundida ha sido la de R. Mac Arthur y E.O Wilson quienes clasificaron las estrategias en «R»
y «K», diferenciándolas básicamente por las siguientes características:
Estrategia R
Estrategia K
Muchas crías
Pocas crías
Maduración rápida
Maduración lenta
Reproducción
1 sola vez
Reproducción en muchas ocasiones
Poco o ningún cuidado parental
Cuidado parental intenso
Ej. Bacteria flores
Ej. Árboles
mamíferos del desierto.
COMUNIDAD
Como todos los seres vivos requieren de otros seres vivos iguales a ellos o de otras especies, surge la Comunidad o Biocenosis que corresponde al conjunto de poblaciones, animales y vegetales que se relacionan entre sí en un lugar determinado.
En toda biocenosis existe una estructura y una dinámica:
Estructura de una comunidad biológica.
Está determinada por la clase, número y distribución de los individuos que forman las poblaciones. En la estructura de una comunidad biológica se distinguen tres aspectos fundamentales: composición, estratificación y límites:
a. Composición de las Comunidades: Dentro de ésta se debe tomar en cuenta las
siguientes características:
Abundancia: es el número de individuos que presenta una comunidad por unidad de superficie o de volumen (densidad de la población).
Diversidad: se refiere a la variedad de especies que constituyen una comunidad.
Tanto la abundancia como la diversidad es pequeña en aquellas zonas de climas extremos como desiertos, fondos de océanos etc.
Dominancia: se refiere a la especie que sobresale en una comunidad, ya sea por el número de organismos, el tamaño, su capacidad defensiva, etc. La comunidad, por lo general, lleva el nombre de la especie que domina, por ejemplo, un pinar, comunidad de espinos, banco de ostras, etc.
Hábitat: Es un lugar que ocupa la especie dentro del espacio físico de la comunidad.
Es necesario considerar al estudiar el concepto de hábitat que los organismos reaccionan ante una variedad de factores ambientales y sólo pueden ocupar un cierto hábitat, cuando los valores de esos factores caen dentro del rango de tolerancia de la especie.
Nicho Ecológico: Corresponde al papel u ocupación que desempeña la especie dentro de la comunidad; si es un productor, un herbívoro o bien un carnívoro. Una definición operativa de nicho es, en realidad, más compleja e incluye muchos más factores que el modo de vida de un organismo. Es de hecho, el ambiente total y también el modo de vida de todos los miembros de una especie determinada en la población.
Los organismos con un amplio rango de tolerancia ocupan nichos extensos, se les llama generalistas. Los organismos con un rango estrecho de tolerancia ocupan un nicho más reducido y se les llama especialistas, suelen ser empleados como indicadores ecologicos.
Indicador ecológico: es aquella especie que presenta estrechos límites de tolerancia a un determinado factor físico.
Muchas son las especies que desde hace siglos se han identificado y utilizado como indicadores ecológicos, para detectar la existencia desubstancias tóxicas. A estas especies se les ha dado el nombre genérico de bioindicadores. Por ejemplo los mineros utilizaban los canarios para detectar la presencia de gases letales antes de internarse en las minas. En el caso de las grandes ciudades, uno de los indicadores más notables de la contaminación del aire en las ciudades es la presencia de líquenes, que son especies particularmente sensibles a concentraciones importantes de SO2 y otras impurezas atmosféricas.
b. Estratificación de la Biocenosis: Las comunidades se pueden encontrar en estratos
o capas horizontales o bien verticales. De igual manera existen comunidades monoestratificadas, en donde su estratificación vertical es muy pequeña y sólo se permite distinguir un estrato, tal es el caso de las zona rocosas o desérticas cuyos animales y plantas (representadas especialmente por líquenes) forman una capa al mismo nivel. Como ejemplo de una estratificación vertical podemos observar un bosque en el cual se encuentra el estrato subterráneo, suelo, un estrato herbáceo, arbustivo y arbóreo.
c. Límites de la Biocenosis: En ocasiones es difícil establecer con claridad los límites
de una comunidad. Esto resulta sencillo hacerlo en comunidades que ocupan biotopos muy concretos y delimitados, como ocurre en una pequeña charca o bien en una isla. Cuando se trata de individualizar biocenosis establecidas en biotopos como el océano resulta difícil delimitarlas pues unas con otras se interfieren. En tales casos existen zonas de transición que pueden ser intermedias y que se conocen con en nombre de ECOTONO. La frontera entre un bosque y una pradera, o bien la orilla de un río son ejemplos de ecotonos.
DINÁMICA DE UNA COMUNIDAD BIOLÓGICA:
La estructura física y biológica no es una característica estática de la comunidad, ya que cambia temporal y espacialmente.
La estructura vertical de la comunidad cambia con el tiempo, conforme los organismos que la forman nacen, crecen y mueren. Las tasas de natalidad y mortalidad de las especies varia en respuesta a los cambios ambientales, cambiando el patrón de diversidad y dominancia de las especies, lo que lleva a lo largo del tiempo y en el espacio a un cambio en la estructura de la comunidad, tanto física como biológica, este cambio en el patrón de la estructura de la comunidad es lo que se llama dinámica de comunidades.
Dentro de la dinámica podemos encontrar tres puntos fundamentales: las sucesiones ecológicas, las fluctuaciones y las interacciones que se desarrollan entre las poblaciones.
sucesión ecológica: Es un cambio estructural de una comunidad en el que un conjunto de plantas y animales toman el lugar de otros, siguiendo orden predecible hasta cierto punto, aunque son tan variados como los ambientes en los que se lleva a cabo la sucesión.
En cada caso, la sucesión comienza con unos pocos invasores fuertes llamados pioneros. Si no hay perturbación la comunidad que se ha establecido, llegara a formar una comunidad climax, variada y relativamente estable, que subsiste por si misma a lo largo del tiempo.
fluctuaciones de las poblaciones: pueden tener efectos profundos, a favor o en contra, sobre otras poblaciones incluyendo a la especie humana, son cambios en las poblaciones que debido a diversos factores ambientales, que afecta a veces dependiendo de la densidad o bien en forma independiente de la diversidad.
INTERACCIONES ENTRE LAS POBLACIONES DE LA BIOCENOSIS
Los seres vivos que forman la biocenosis, interactúan entre sí pudiendo dañarse, beneficiarse o no tener efectos.
Las relaciones intraespecíficas son aquéllas que se establecen entre individuos de una misma población. Las relaciones interespecíficas se desarrollan entre miembros de poblaciones diferentes.
Competencia
La competencia se caracteriza porque se establece una rivalidad entre individuos de la misma especie (competencia intraespecífica)
o de especies diferentes (competencia interespecífica) para conquistar un recurso; que esta en cantidad limitada. Como resultado de la competencia, el éxito biológico o reproductivo de los individuos que interactúan puede verse reducido. Entre los muchos recursos por los cuales los organismos pueden competir se encuentra el alimento, el agua, la luz, el espacio vital, etc. La intensidad de la competencia depende de lo similares que sean los requisitos de las dos especies. Por ejemplo las plantas a menudo compiten con otras plantas por la luz solar y el agua.
En la competencia interespecífica, ambas especies resultan perjudicadas en el sentido que se limita el acceso a los recursos.
Los análisis de situaciones en las que coexisten especies similares han demostrado que los recursos a menudo están subdivididos, o son distribuidos, por las especies coexistentes.
El solapamiento de nichos describe la situación en la cual los miembros de más de una especie utilizan el mismo recurso escaso. En las comunidades en las cuales ocurre solapamiento de nichos, la selección natural puede dar por resultado un aumento de las diferencias entre las especies que compiten. Fenómeno que se conoce como desplazamiento de caracteres.
Predación
Los miembros de una población atacan, capturan y matan a organismos de otra especie (presa), con el objeto de alimentarse. Sólo el depredador se ve favorecido en la relación.
Este tipo de relación tiene una fuerte influencia sobre la evolución de las poblaciones, tanto de predadores como de presas, dado que las presiones selectivas favorecen una eficiencia creciente en la alimentación por parte de los predadores y mecanismos mejorados para evitarlos de parte de las presas, como por ejemplo, el camuflaje, el mimetismo, las señales de alerta entre otras.
Las interacciones predador-presa también influyen sobre la dinámica de la población y pueden aumentar la diversidad de las especies reduciendo la competencia entre las presas. El tamaño de una población de predadores con frecuencia está limitado por la disponibilidad de presas. A su vez el tamaño de la población de presas depende de la cantidad de depredadores.
Simbiosis
Este concepto («vivir juntos») involucra a un conjunto de estrechas asociaciones que se establecen entre las poblaciones involucradas. Las relaciones simbióticas prolongadas pueden dar por resultado cambios evolutivos profundos en los organismos que intervienen.
Algunos ejemplos son:
· Mutualismo: Es una relación en donde, las especies participantes obtienen beneficio mutuo de la relación y no pueden vivir separadamente, pues mueren. Es una relación obligada. Ej.: plantas y bacterias fijadoras de nitrógeno (Rizobium sp), la relaciones entre las plantas y sus polinizadores, etc.
· Comensalismo: en esta relación se beneficia sólo una especie, mientras que la otra no se beneficia ni se daña. Por ejemplo: la relación entre el tiburón y el pez rémora.
- Protocooperación: en esta relación se benefician ambas especies, pero no es vital ni obligada. Por ejemplo las flores y los polinizadores.
Parasitismo: Relación en la cual uno de los individuos (parásito) se beneficia al alimentarse a expensas de otro (huésped), que se perjudica por la presencia del otro.
El parasitismo se puede considerar una forma especial de predación, en la que el predador es considerablemente más pequeño que la presa. Como ocurre con las formas más obvias de predación, es más probable que las enfermedades parasitarias eliminen a los más jóvenes, discapacitados y a los más viejos, haciéndolos más susceptibles a otros depredadores, o a los efectos del clima o a la escasez de alimento.
Ejemplo de enfermedades parasitarias en el ser humano. Pediculosis, Oxiurasis, Lombriz Soliaria.
Amensaismo: Relación en la cual, uno de los asociados resulta perjudicado por otro que no manifiesta un cambio aparente. Ej.: Hongo Penicillium productor de penicilina (un antibiótico que inhibe el crecimiento de bacterias) y las bacterias. En esta relación los hongos no se afectan ni se benefician, en cambio las bacterias son seriamente afectadas.
Fiebre Aftosa
Situación actual
En la actualidad 73% del territorio de Colombia y 75% de la población bovina nacional han sido reconocidos internacionalmente y cuentan con la certificación otorgada por la Organización Mundial de Sanidad Animal, OIE, como libres de fiebre aftosa. De este territorio, el nor-occidente del departamento de Chocó se encuentra certificado como libre sin vacunación y el resto tiene un estatus de zona libre con vacunación.
Programa de erradicación de la fiebre aftosa
Historia
La fiebre aftosa ingresó a Colombia en 1950 cuando animales infectados ingresaron al departamento de Arauca procedentes de Venezuela. A partir de este año, los serotipos A, O y C del virus -los mismos observados en Sudamérica- han estado presentes. El serotipo A se diagnosticó por primera vez en 1.951 en el Valle del Cauca y fue endémico durante décadas y el serotipo C se presentó en dos ocasiones en Leticia, departamento del Amazonas, (a finales de los años sesenta y principios de los setenta), con el ingreso de animales procedentes del Brasil.
Los serotipos A y O se difundieron por todo el país como consecuencia de la movilización de animales haciéndose endémicos y su dinámica ha sido directamente influenciada por los diferentes sistemas de producción bovina predominantes en algunas regiones. El serotipo C del virus fue erradicado mediante sacrificio sanitario y vacunación. Desde entonces, no ha vuelto a registrarse en ningún lugar del país.
Ecología de las poblaciones y el desenlace de los cambios provocados en la densidad poblacional
La población puede identificarse como el conjunto de individuos que pueden intercambiar material genético a través del proceso reproductivo y general descendencia fértil. Los procesos evolutivos se presentan en las poblaciones, porque los cambios ocurren en el banco de genoma, el cual está constituido por el material genético colectivo de toda la población; por ello los cambios evolutivos sólo se manifiestan después de ciertos periodos, ya que las variaciones de una generación a otra son demasiado pequeñas. De acuerdo a esto, estableceremos que una población está representada por el conjunto de organismos que se entrecruzan y generan descendencia fértil, es decir pertenecen a una misma especie y habitan en el mismo lugar (Vázquez, 1993).
No cabe la menor duda que uno de los aspectos de mayor relevancia para la ecología es el estudio de las poblaciones en lo que respecta a su concepto, características, dinámica, para percatarse así cómo son las interacciones que ocurren entre los organismos que integran una población. Toda población en su calidad de grupo, tiene un origen y se ha desarrollado más y mejor en un área determinada porque ésta le ha brindado las mejores condiciones, y ha sido a partir de ella que se ha distribuido (González y Medina, 1996).
Cada población es un componente estructural del ecosistema a través del cual la energía y los nutrientes fluyen. Se caracteriza por la densidad, que es el número de organismos que ocupan una unidad de espacio definida. Tiene una estructura de edad, la proporción de la edad de una clase con otra. Adquiere nuevos miembros a través de nacimientos, e inmigraciones y pierde miembros por muerte y emigraciones. La diferencia entre la ganancia y la pérdida determina la proporción de la población. Por estar compuesta por organismos que se pueden cruzar entre sí, la población es también una unidad genética. Cada individuo carga cierta combinación de genes, una parte de la información genética total de la población. El flujo de genes o el intercambio genético o el intercambio de cierta información entre poblaciones ocurre a través de inmigraciones y emigraciones.
La evolución envuelve cambios en el banco de genes y en las expresiones físicas de constitución genética. Estos cambios son provocados por presiones selectivas traídas por el ambiente sobre individuos de una población. Si el banco genético y sus formas de expresión contienen suficiente variación y variabilidad para cambiar cuando sea necesario, los individuos en la población se adaptarán mejor a su ambiente. La selección (cualquier cosa que produzca un cambio hereditario sistemático en una población) actúa como un sistema cibernético. Información del ambiente es transmitida de vuelta al banco de genes, el cual responde con cambios en su contenido y expresión (Smith, 1980).
Los cambios evolutivos de una población son el resultado acumulativo de la adaptación de sus individuos. Los individuos mejor preparados tienen más progenie que los menos preparados, como resultado de esto los menos preparados disminuyen en la población. En otras palabras, ciertas variaciones en el banco genético aumentan a expensas de otras variaciones para producir una progenie mejor adaptada a su ambiente. Debido a que el ambiente está en constante cambio, la población a través de la sobrevivencia de ciertos individuos, está constantemente cambiando sus características de adaptación. La proporción en la que los individuos en una población respondan con bienestar a los cambios ambientales, determina la habilidad de la población para sobrevivir (Smith, 1980).
El bienestar de un individuo se mide por el número de progenie que produce. La variación genética es la materia de la selección natural. La mayor parte de esta variación genética llega del barajeamiento de los genes y cromosomas en la reproducción sexual. La información genética está contenida en los cromosomas. El mecanismo de control genético primario es el DNA o ácido deoxiribonucleico. Si tomamos en cuenta el DNA cada especie es única. La reproducción celular puede ser por dos procesos; mitosis, donde las dos células resultantes tienen la misma cantidad de material genético que la célula original, y meiosis, donde las cuatro células resultantes tienen la mitad del material genético que la original. En la meiosis ocurre el intercambio de información genética y se da en las células sexuales: huevos y espermatozoides.
El primer recurso de variación es la segregación y la recombinación de la información genética. El número de características de la especie limita la cantidad de recombinaciones en una población. Algunas de las limitaciones son: número de cromosomas, número de genes, frecuencia del entrecruzamiento, el flujo energético entre las poblaciones, el largo del tiempo de la generación y el tipo de apareamiento. La suma de la información hereditaria de un individuo es su genotipo. El genotipo dirige el desarrollo y produce características morfológicas, fisiológicas y de comportamiento.
Las expresiones externas observables del genotipo es el fenotipo. La habilidad del genotipo de originar un rango de expresiones genotípicas bajo condiciones ambientales diferentes es la plasticidad fenotípica. Algunos genotipos tienen un rango estrecho de reacción al ambiente, es por esto que dan origen a expresiones fenotípicas constantes. Los mejores ejemplos de plasticidad fenotípica ocurren en las plantas. El tamaño de las plantas, la proporción de tejido reproductivo a tejido vegetativo y aún la forma de la hoja pueden variar a diferentes niveles nutricionales, luz, y humedad (Smith, 1996).
El material genético puede ser alterado por un cambio hereditario en un gen o cromosoma. Ciertos cambios hereditarios de material genético se conocen como mutaciones. La mutación de un gen es una alteración en la secuencia de uno o más nucleótidos. Durante la meiosis el gen central es usualmente copiado exactamente igual. En ocasiones la precisión de la duplicación se rompe y el nuevo gen no es una réplica exacta del original. La mayor parte de las mutaciones genéticas tienen poco o ningún efecto aparente. Las mutaciones de genes simples que producen efectos grandes son usualmente peligrosas. La mutación genética es importante porque añade variación al banco genético.
Las mutaciones cromosomales pueden resultar de un cambio en la estructura de un cromosoma o de un cambio en el número de cromosomas. Los cambios estructurales envuelven una duplicación, transposición o el borrar una parte del cromosoma. Estos cambios resultan en condiciones fenotípicas anormales. Un cambio en el número de cromosomas se puede dar de dos formas: 1) la duplicación parcial o completa de los cromosomas, o 2) borrando uno o más cromosomas. Las mutaciones pueden ser neutrales, beneficiosas o perjudiciales, dependiendo de las circunstancias ambientales y del trasfondo genético en el cual se den. La mayoría de las mutaciones solo mantienen la variabilidad en el banco genético de la población (Smith, 1996).
Las variaciones en una población son transmitidas a la próxima generación a través de la reproducción sexual cuando los gametos se unen para formar cigotos. Si un gen se da de dos formas, A y a, entonces los individuos pueden caer en tres clases posibles: AA, aa y Aa. Los individuos cuyos alelos son los mismos, AA o aa, son homocigóticos. Los gametos producidos por individuos homocigóticos pueden ser todos A o todos a; aquellos de individuos heterocigóticos, la mitad A y la mitad a. La proporción de gametos con A y a es determinada por los genotipos individuales, los genes recibidos de los padres. Si la oportunidad de que un individuo paree con otro individuo teniendo cierto genotipo, es igual a la frecuencia de ese genotipo en esa población, entonces podremos predecir los genotipos en la próxima generación.
La frecuencia genotípica es predecida por una de los enunciados más importantes en la genética de poblaciones: la Ley Hardy- Weinberg. La ley sostiene que las proporciones genotípicas permanecerán iguales en generaciones sucesivas de una reproducción sexual de una población si se encuentran los siguientes criterios:
Apareamiento sea al azar;
No ocurran mutaciones;
La población es grande, por lo tanto esos cambios al azar en frecuencia genética son insignificantes;
No ocurra la selección natural y
No ocurran migraciones.
La ley Hardy-Weinberg predice que la frecuencia de los alelos no cambiará. La ecuación que expresa la frecuencia genotípica de la siguiente generación es:
A2 + 2AB+ a2 = 1
En poblaciones naturales los criterios de la ley Hardy-Weinberg nunca se encuentran por completo. Ocurren mutaciones, los individuos se mueven entre poblaciones, la selección natural se lleva a cabo, los apareamientos no se dan al azar. Todas estas circunstancias cambian los genotipos de una generación a otra y actúan como una fuerza evolutiva dentro de una población. Por esta razón se debe considerar a la ley Hardy-Weinberg como una teórica, una distribución contra la cual podemos comparar observaciones (Smith, 1996).
La belleza de la ley Hardy-Weinberg radica en que nos permite determinar la frecuencia de alelos en una población, cuando sabemos la frecuencia de un alelo, q. Porque q es recesiva, su expresión en la condición homocigótica provee toda la información que necesitamos. Desviaciones en la frecuencia genotípica del equilibrio de la ley Hardy-Weinberg sugieren la presencia de presión selectiva en la población. Una implicación bien importante de esta ley es que en ausencia de fuerzas evolucionarias específicas o selectivas, la herencia mendeliana sola es suficiente para mantener la variabilidad genética en una población (Smith, 1996).
La reproducción no se da por casualidad porque la selección natural está trabajando. Las fuerzas ambientales, factores bióticos o abióticos, favorecen ciertos genotipos, según expresados por fenotipos, sobre otros. A través del tiempo estas presiones selectivas brindan un cambio en la frecuencia genética de la población o evolución. Los sistemas biológicos han cambiado en respuesta a presiones selectivas. Aunque la selección natural es una fuerza mayor en la evolución, no son sinónimos.
La selección natural puede darse sin ningún cambio mayor en los fenotipos. La selección estabilizadora favorece la expresión promedio del fenotipo a expensas de los extremos. Esto es característico de ambientes estables. En otras situaciones la selección natural favorece un fenotipo extremo sobre otro. En este caso se dice que es direccional. La selección interrumpida la más probable en una población con un ambiente heterogéneo donde hay una selección fuerte para la adaptación a una condición ambiental en desarrollo. La selección natural ejerce probablemente una gran influencia durante periodos de “stress”ambiental durante una pequeña porción en la historia de la vida de un organismo.
Es posible que un grupo pequeño, aislado, con una población morfológicamente variable de especies bajo la presión selectiva de un ambiente variable; puedan experimentar una evolución rápida. En algunos casos la selección natural favorece ambos extremos simultáneamente, aunque no necesariamente del mismo grado. Una selección conocida como interrumpida, ocurre cuando los miembros de una población son tema para diferentes presiones selectivas operando en diferentes ambientes, como los microhábitats. Usualmente resulta en una población con dos o más genotipos. Esta selección puede producir diferentes formas de especies distintas en el mismo hábitat al mismo tiempo. A este fenómeno se le conoce como polimorfismo y envuelve diferencias en caracteres fisiológicos y morfológicos.
La población humana en aumento, la fragmentación y eliminación de hábitats, la caza, están reduciendo las poblaciones, en términos de aumento de especies. Muchas especies están en condiciones precarias. La pregunta es: ¿cuál es el tamaño poblacional necesario para salvar especies? (Smith, 1996).
Los organismos no son solo peones en un gran juego de ajedrez en el cual el ambiente físico dirige todas las jugadas; muy al contrario, los organismos (especialmente el ser humano) modifican, cambian y aún regulan el ambiente físico, imponiendo muchas veces las reglas del juego. La selección natural y los mecanismos genéticos operan para generar cambios evolutivos en las especies, cuyas poblaciones variantes en el tiempo definen la comunidad. El principio de Alee establece que el tamaño de la población varía con el grado de agregación de sus miembros y que tanto el hacinamiento como la relajación máxima son subóptimas. Esto es relevante para la población humana. La agregación en ciudades y distritos urbanos suele ser benéfica para nuestra especie, altamente social. Pero las ciudades, como las colonias de gaviotas, pueden hacerse demasiado grandes y sobrepobladas para nuestro bien; en consecuencia, obtenemos utilidades decrecientes. Para una ciudad, esto puede manifestarse como aumento en la contaminación, ruido, criminalidad y altos impuestos (Smith, 1996).
Ya desde el siglo XVIII, en 1798, RobertoMalthus (1766- 1834), economista inglés, se manifestaba en su conocido ensayo Essay on Population (Ensayo sobre población) acerca de las implicaciones de múltiples órdenes que se presentan en el desarrollo poblacional humano. En ediciones posteriores En la primera edición de su ensayo Malthus afirmó que la guerra, el hambre, la peste, la miseria y el vicio impedían que la población humana creciese más allá de sus límites de subsistencia. En ediciones posteriores habló también de “frenos morales”. Como el retraso del matrimonio y la continencia sexual, para autoregular la expansión poblacional. Para Malthus, una de las contradicciones fundamentales entre el crecimiento poblacional y la capacidad del medio para sustentarlo radica, por ejemplo, en el oportuno suministro de alimentos (Vázquez, 1993).
Malthus y sus predicciones han quedado atrás hace más de 200 años, pero surge una interrogante: ¿dejará la humanidad de crecer exponencialmente y adquirirá forma sigmoide?, o sea, ¿se estabilizará y regulará en su conjunto (incluyendo a los países industrializados, en vías de desarrollo y del Tercer Mundo) su explosión demográfica y, su acelerado crecimiento exponencial? (Vázquez, 1993).
Innumerables cuestiones de diversas índoles se hallan implícitas en la posible respuesta, ya que aspectos económicos, sociales, culturales, morales, éticos, etc. forman una intrincada red de problemas. La explotación de diversas fuentes energéticas permitió en el siglo XIX y ha permitido en el siglo XX, la creación de nuevas técnicas agrícolas que mejoraron mucho las condiciones económicas de diversas regiones del planeta. Por otro lado, la contradicción radica en que el mismo crecimiento poblacional limita el área de la tierra cultivable de que se dispone en el mundo entero (Vázquez, 1993).
A través de la historia y especialmente durante el siglo XX, la degradación ambiental ha sido el producto de nuestros esfuerzos por mejorar nuestros estándares de comida, ropa, refugio, satisfacción y recreación para un gran número de personas. La magnitud del daño a los ecosistemas está relacionada al tamaño de la población humana y los recursos usados por cada persona. El uso de los recursos, la producción de desperdicios y la degradación ambiental son acelerados por el crecimiento poblacional. Según aumenta el número de seres humanos, el potencial para cambios irreversibles también aumenta.
Los indicadores de “stress” ambiental incluyen la pérdida de biodiversidad, aumento de emisiones de gases, aumento de la deforestación, daño a la capa de ozono, lluvia ácida, y escasez de agua, comida y combustible en muchas partes del mundo. Tanto en las naciones ricas como en las pobres, los problemas ambientales están directamente relacionados con el uso de energía y otras actividades industriales, prácticas agrícolas inadecuadas, concentración poblacional, manejo ambiental inapropiado y falta de atención a los asuntos ambientales.
Los conceptos de tamaño poblacional efectivo, progenie, flujo genético y dispersión son de gran importancia para la conservación de las especies y el mantenimiento de la diversidad biológica. El crecimiento poblacional humano, la fragmentación y eliminación de hábitats están disminuyendo la capacidad de las poblaciones de aumentar el número de especies. Muchos están en estado precario, como lo es el caso del manatí en Puerto Rico.
Para la mayoría de los políticos, la población sigue siendo un tema tabú. Y sin embargo, la reducción del índice de crecimiento de los seres humanos es el objetivo concreto más importante que tienen todos aquellos que intenten trabajar con la situación alarmante en que se encuentra nuestro planeta. En términos ecológicos, lo que importa no son las estadísticas sobre la población, sino el número de personas multiplicado por el promedio de consumo de energía y recursos.
Hoy en día los recursos limitados de la Tierra son compartidos desigualmente por 5,300 millones de personas. Cada segundo que pasa, este número aumenta en tres personas. La inmersa mayoría de esta gente vivirá en países en desarrollo, con graves problemas de escasez de suelo, alimento y agua. La población activa tendrá también que mantener a un número cada vez más elevado de personas mayores. Nuestra única esperanza es conseguir una población estable, en la que el índice de natalidad esté equipado al índice de mortalidad. Y esto se puede lograr satisfaciendo la creciente demanda de formación y planificación familiar por parte de todas las mujeres del mundo (Porrit, 1991).
“América y otras naciones ricas del mundo tienen ante sí una clara opción. Pueden seguir ignorando que existe un problema demográfico y que ellas están contribuyendo en cantidades ingentes a agravarlo, en cuyo caso se verán atrapadas en un espiral descendente que puede perfectamente llevarnos a todos al fin de la civilización en una cuantas décadas. Sequías más frecuentes, más cosechas arruinadas, y más hambre, más bosques que mueren, mayor contaminación atmosférica, más conflictos internacionales, más epidemias, mayor hacinamiento humano, más drogas, más crimen, más mareas de residuos humanos y otra serie de contratiempos extremos marcarán sin duda esa opción.
Por el contrario, podemos cambiar nuestra mentalidad colectiva y tomar las medidas necesarias para reducir drásticamente el índice globlal de natalidad. La gente puede aprender a ver el crecimiento poblacional como el cáncer que en realidad es y optar por una sociedad más estable. Los países ricos, en lugar de buscar más riquezas y más inútil supremacía militar, pueden hacer de su ayuda a los países pobres un objetivo urgente. Cuando esto ocurra, la humanidad estará en situación de poder afrontar todos los demás problemas que ahora parecen insolubles. No podemos engañarnos: la explosión demográfica tocará a su fin en no mucho tiempo. La única cuestión que queda por saber es si se detendrá por medio del método humano del control de la natalidad o si la misma naturaleza barrerá ese exceso demográfico.” -Paul y Anne Ehrlich
Bibliografía
González, Adrián y Medina, Norah (1995). Ecología. México: McGraw Hill.
Kormondy, E. (1996). Concepts of Ecology. New Jersey: Prentice Hall.
Porrit, Jonathon (1991). Salvemos la Tierra. Madrid: Aguilar, S.A. de Ediciones.
Smith, Robert (1980). Ecology and field biology. New York: Harper & Row.
Smith, Robert (1996). Ecology and field biology. New York: Harper Collins.
Vázquez, Guadalupe (1993). Ecología y la formación ambiental. México: McGraw Hill.
Por: Myriam Rivera
Centro Eco-Educativo de Puerto Rico
Marzo 1999
No cabe la menor duda que uno de los aspectos de mayor relevancia para la ecología es el estudio de las poblaciones en lo que respecta a su concepto, características, dinámica, para percatarse así cómo son las interacciones que ocurren entre los organismos que integran una población. Toda población en su calidad de grupo, tiene un origen y se ha desarrollado más y mejor en un área determinada porque ésta le ha brindado las mejores condiciones, y ha sido a partir de ella que se ha distribuido (González y Medina, 1996).
Cada población es un componente estructural del ecosistema a través del cual la energía y los nutrientes fluyen. Se caracteriza por la densidad, que es el número de organismos que ocupan una unidad de espacio definida. Tiene una estructura de edad, la proporción de la edad de una clase con otra. Adquiere nuevos miembros a través de nacimientos, e inmigraciones y pierde miembros por muerte y emigraciones. La diferencia entre la ganancia y la pérdida determina la proporción de la población. Por estar compuesta por organismos que se pueden cruzar entre sí, la población es también una unidad genética. Cada individuo carga cierta combinación de genes, una parte de la información genética total de la población. El flujo de genes o el intercambio genético o el intercambio de cierta información entre poblaciones ocurre a través de inmigraciones y emigraciones.
La evolución envuelve cambios en el banco de genes y en las expresiones físicas de constitución genética. Estos cambios son provocados por presiones selectivas traídas por el ambiente sobre individuos de una población. Si el banco genético y sus formas de expresión contienen suficiente variación y variabilidad para cambiar cuando sea necesario, los individuos en la población se adaptarán mejor a su ambiente. La selección (cualquier cosa que produzca un cambio hereditario sistemático en una población) actúa como un sistema cibernético. Información del ambiente es transmitida de vuelta al banco de genes, el cual responde con cambios en su contenido y expresión (Smith, 1980).
Los cambios evolutivos de una población son el resultado acumulativo de la adaptación de sus individuos. Los individuos mejor preparados tienen más progenie que los menos preparados, como resultado de esto los menos preparados disminuyen en la población. En otras palabras, ciertas variaciones en el banco genético aumentan a expensas de otras variaciones para producir una progenie mejor adaptada a su ambiente. Debido a que el ambiente está en constante cambio, la población a través de la sobrevivencia de ciertos individuos, está constantemente cambiando sus características de adaptación. La proporción en la que los individuos en una población respondan con bienestar a los cambios ambientales, determina la habilidad de la población para sobrevivir (Smith, 1980).
El bienestar de un individuo se mide por el número de progenie que produce. La variación genética es la materia de la selección natural. La mayor parte de esta variación genética llega del barajeamiento de los genes y cromosomas en la reproducción sexual. La información genética está contenida en los cromosomas. El mecanismo de control genético primario es el DNA o ácido deoxiribonucleico. Si tomamos en cuenta el DNA cada especie es única. La reproducción celular puede ser por dos procesos; mitosis, donde las dos células resultantes tienen la misma cantidad de material genético que la célula original, y meiosis, donde las cuatro células resultantes tienen la mitad del material genético que la original. En la meiosis ocurre el intercambio de información genética y se da en las células sexuales: huevos y espermatozoides.
El primer recurso de variación es la segregación y la recombinación de la información genética. El número de características de la especie limita la cantidad de recombinaciones en una población. Algunas de las limitaciones son: número de cromosomas, número de genes, frecuencia del entrecruzamiento, el flujo energético entre las poblaciones, el largo del tiempo de la generación y el tipo de apareamiento. La suma de la información hereditaria de un individuo es su genotipo. El genotipo dirige el desarrollo y produce características morfológicas, fisiológicas y de comportamiento.
Las expresiones externas observables del genotipo es el fenotipo. La habilidad del genotipo de originar un rango de expresiones genotípicas bajo condiciones ambientales diferentes es la plasticidad fenotípica. Algunos genotipos tienen un rango estrecho de reacción al ambiente, es por esto que dan origen a expresiones fenotípicas constantes. Los mejores ejemplos de plasticidad fenotípica ocurren en las plantas. El tamaño de las plantas, la proporción de tejido reproductivo a tejido vegetativo y aún la forma de la hoja pueden variar a diferentes niveles nutricionales, luz, y humedad (Smith, 1996).
El material genético puede ser alterado por un cambio hereditario en un gen o cromosoma. Ciertos cambios hereditarios de material genético se conocen como mutaciones. La mutación de un gen es una alteración en la secuencia de uno o más nucleótidos. Durante la meiosis el gen central es usualmente copiado exactamente igual. En ocasiones la precisión de la duplicación se rompe y el nuevo gen no es una réplica exacta del original. La mayor parte de las mutaciones genéticas tienen poco o ningún efecto aparente. Las mutaciones de genes simples que producen efectos grandes son usualmente peligrosas. La mutación genética es importante porque añade variación al banco genético.
Las mutaciones cromosomales pueden resultar de un cambio en la estructura de un cromosoma o de un cambio en el número de cromosomas. Los cambios estructurales envuelven una duplicación, transposición o el borrar una parte del cromosoma. Estos cambios resultan en condiciones fenotípicas anormales. Un cambio en el número de cromosomas se puede dar de dos formas: 1) la duplicación parcial o completa de los cromosomas, o 2) borrando uno o más cromosomas. Las mutaciones pueden ser neutrales, beneficiosas o perjudiciales, dependiendo de las circunstancias ambientales y del trasfondo genético en el cual se den. La mayoría de las mutaciones solo mantienen la variabilidad en el banco genético de la población (Smith, 1996).
Las variaciones en una población son transmitidas a la próxima generación a través de la reproducción sexual cuando los gametos se unen para formar cigotos. Si un gen se da de dos formas, A y a, entonces los individuos pueden caer en tres clases posibles: AA, aa y Aa. Los individuos cuyos alelos son los mismos, AA o aa, son homocigóticos. Los gametos producidos por individuos homocigóticos pueden ser todos A o todos a; aquellos de individuos heterocigóticos, la mitad A y la mitad a. La proporción de gametos con A y a es determinada por los genotipos individuales, los genes recibidos de los padres. Si la oportunidad de que un individuo paree con otro individuo teniendo cierto genotipo, es igual a la frecuencia de ese genotipo en esa población, entonces podremos predecir los genotipos en la próxima generación.
La frecuencia genotípica es predecida por una de los enunciados más importantes en la genética de poblaciones: la Ley Hardy- Weinberg. La ley sostiene que las proporciones genotípicas permanecerán iguales en generaciones sucesivas de una reproducción sexual de una población si se encuentran los siguientes criterios:
Apareamiento sea al azar;
No ocurran mutaciones;
La población es grande, por lo tanto esos cambios al azar en frecuencia genética son insignificantes;
No ocurra la selección natural y
No ocurran migraciones.
La ley Hardy-Weinberg predice que la frecuencia de los alelos no cambiará. La ecuación que expresa la frecuencia genotípica de la siguiente generación es:
A2 + 2AB+ a2 = 1
En poblaciones naturales los criterios de la ley Hardy-Weinberg nunca se encuentran por completo. Ocurren mutaciones, los individuos se mueven entre poblaciones, la selección natural se lleva a cabo, los apareamientos no se dan al azar. Todas estas circunstancias cambian los genotipos de una generación a otra y actúan como una fuerza evolutiva dentro de una población. Por esta razón se debe considerar a la ley Hardy-Weinberg como una teórica, una distribución contra la cual podemos comparar observaciones (Smith, 1996).
La belleza de la ley Hardy-Weinberg radica en que nos permite determinar la frecuencia de alelos en una población, cuando sabemos la frecuencia de un alelo, q. Porque q es recesiva, su expresión en la condición homocigótica provee toda la información que necesitamos. Desviaciones en la frecuencia genotípica del equilibrio de la ley Hardy-Weinberg sugieren la presencia de presión selectiva en la población. Una implicación bien importante de esta ley es que en ausencia de fuerzas evolucionarias específicas o selectivas, la herencia mendeliana sola es suficiente para mantener la variabilidad genética en una población (Smith, 1996).
La reproducción no se da por casualidad porque la selección natural está trabajando. Las fuerzas ambientales, factores bióticos o abióticos, favorecen ciertos genotipos, según expresados por fenotipos, sobre otros. A través del tiempo estas presiones selectivas brindan un cambio en la frecuencia genética de la población o evolución. Los sistemas biológicos han cambiado en respuesta a presiones selectivas. Aunque la selección natural es una fuerza mayor en la evolución, no son sinónimos.
La selección natural puede darse sin ningún cambio mayor en los fenotipos. La selección estabilizadora favorece la expresión promedio del fenotipo a expensas de los extremos. Esto es característico de ambientes estables. En otras situaciones la selección natural favorece un fenotipo extremo sobre otro. En este caso se dice que es direccional. La selección interrumpida la más probable en una población con un ambiente heterogéneo donde hay una selección fuerte para la adaptación a una condición ambiental en desarrollo. La selección natural ejerce probablemente una gran influencia durante periodos de “stress”ambiental durante una pequeña porción en la historia de la vida de un organismo.
Es posible que un grupo pequeño, aislado, con una población morfológicamente variable de especies bajo la presión selectiva de un ambiente variable; puedan experimentar una evolución rápida. En algunos casos la selección natural favorece ambos extremos simultáneamente, aunque no necesariamente del mismo grado. Una selección conocida como interrumpida, ocurre cuando los miembros de una población son tema para diferentes presiones selectivas operando en diferentes ambientes, como los microhábitats. Usualmente resulta en una población con dos o más genotipos. Esta selección puede producir diferentes formas de especies distintas en el mismo hábitat al mismo tiempo. A este fenómeno se le conoce como polimorfismo y envuelve diferencias en caracteres fisiológicos y morfológicos.
La población humana en aumento, la fragmentación y eliminación de hábitats, la caza, están reduciendo las poblaciones, en términos de aumento de especies. Muchas especies están en condiciones precarias. La pregunta es: ¿cuál es el tamaño poblacional necesario para salvar especies? (Smith, 1996).
Los organismos no son solo peones en un gran juego de ajedrez en el cual el ambiente físico dirige todas las jugadas; muy al contrario, los organismos (especialmente el ser humano) modifican, cambian y aún regulan el ambiente físico, imponiendo muchas veces las reglas del juego. La selección natural y los mecanismos genéticos operan para generar cambios evolutivos en las especies, cuyas poblaciones variantes en el tiempo definen la comunidad. El principio de Alee establece que el tamaño de la población varía con el grado de agregación de sus miembros y que tanto el hacinamiento como la relajación máxima son subóptimas. Esto es relevante para la población humana. La agregación en ciudades y distritos urbanos suele ser benéfica para nuestra especie, altamente social. Pero las ciudades, como las colonias de gaviotas, pueden hacerse demasiado grandes y sobrepobladas para nuestro bien; en consecuencia, obtenemos utilidades decrecientes. Para una ciudad, esto puede manifestarse como aumento en la contaminación, ruido, criminalidad y altos impuestos (Smith, 1996).
Ya desde el siglo XVIII, en 1798, RobertoMalthus (1766- 1834), economista inglés, se manifestaba en su conocido ensayo Essay on Population (Ensayo sobre población) acerca de las implicaciones de múltiples órdenes que se presentan en el desarrollo poblacional humano. En ediciones posteriores En la primera edición de su ensayo Malthus afirmó que la guerra, el hambre, la peste, la miseria y el vicio impedían que la población humana creciese más allá de sus límites de subsistencia. En ediciones posteriores habló también de “frenos morales”. Como el retraso del matrimonio y la continencia sexual, para autoregular la expansión poblacional. Para Malthus, una de las contradicciones fundamentales entre el crecimiento poblacional y la capacidad del medio para sustentarlo radica, por ejemplo, en el oportuno suministro de alimentos (Vázquez, 1993).
Malthus y sus predicciones han quedado atrás hace más de 200 años, pero surge una interrogante: ¿dejará la humanidad de crecer exponencialmente y adquirirá forma sigmoide?, o sea, ¿se estabilizará y regulará en su conjunto (incluyendo a los países industrializados, en vías de desarrollo y del Tercer Mundo) su explosión demográfica y, su acelerado crecimiento exponencial? (Vázquez, 1993).
Innumerables cuestiones de diversas índoles se hallan implícitas en la posible respuesta, ya que aspectos económicos, sociales, culturales, morales, éticos, etc. forman una intrincada red de problemas. La explotación de diversas fuentes energéticas permitió en el siglo XIX y ha permitido en el siglo XX, la creación de nuevas técnicas agrícolas que mejoraron mucho las condiciones económicas de diversas regiones del planeta. Por otro lado, la contradicción radica en que el mismo crecimiento poblacional limita el área de la tierra cultivable de que se dispone en el mundo entero (Vázquez, 1993).
A través de la historia y especialmente durante el siglo XX, la degradación ambiental ha sido el producto de nuestros esfuerzos por mejorar nuestros estándares de comida, ropa, refugio, satisfacción y recreación para un gran número de personas. La magnitud del daño a los ecosistemas está relacionada al tamaño de la población humana y los recursos usados por cada persona. El uso de los recursos, la producción de desperdicios y la degradación ambiental son acelerados por el crecimiento poblacional. Según aumenta el número de seres humanos, el potencial para cambios irreversibles también aumenta.
Los indicadores de “stress” ambiental incluyen la pérdida de biodiversidad, aumento de emisiones de gases, aumento de la deforestación, daño a la capa de ozono, lluvia ácida, y escasez de agua, comida y combustible en muchas partes del mundo. Tanto en las naciones ricas como en las pobres, los problemas ambientales están directamente relacionados con el uso de energía y otras actividades industriales, prácticas agrícolas inadecuadas, concentración poblacional, manejo ambiental inapropiado y falta de atención a los asuntos ambientales.
Los conceptos de tamaño poblacional efectivo, progenie, flujo genético y dispersión son de gran importancia para la conservación de las especies y el mantenimiento de la diversidad biológica. El crecimiento poblacional humano, la fragmentación y eliminación de hábitats están disminuyendo la capacidad de las poblaciones de aumentar el número de especies. Muchos están en estado precario, como lo es el caso del manatí en Puerto Rico.
Para la mayoría de los políticos, la población sigue siendo un tema tabú. Y sin embargo, la reducción del índice de crecimiento de los seres humanos es el objetivo concreto más importante que tienen todos aquellos que intenten trabajar con la situación alarmante en que se encuentra nuestro planeta. En términos ecológicos, lo que importa no son las estadísticas sobre la población, sino el número de personas multiplicado por el promedio de consumo de energía y recursos.
Hoy en día los recursos limitados de la Tierra son compartidos desigualmente por 5,300 millones de personas. Cada segundo que pasa, este número aumenta en tres personas. La inmersa mayoría de esta gente vivirá en países en desarrollo, con graves problemas de escasez de suelo, alimento y agua. La población activa tendrá también que mantener a un número cada vez más elevado de personas mayores. Nuestra única esperanza es conseguir una población estable, en la que el índice de natalidad esté equipado al índice de mortalidad. Y esto se puede lograr satisfaciendo la creciente demanda de formación y planificación familiar por parte de todas las mujeres del mundo (Porrit, 1991).
“América y otras naciones ricas del mundo tienen ante sí una clara opción. Pueden seguir ignorando que existe un problema demográfico y que ellas están contribuyendo en cantidades ingentes a agravarlo, en cuyo caso se verán atrapadas en un espiral descendente que puede perfectamente llevarnos a todos al fin de la civilización en una cuantas décadas. Sequías más frecuentes, más cosechas arruinadas, y más hambre, más bosques que mueren, mayor contaminación atmosférica, más conflictos internacionales, más epidemias, mayor hacinamiento humano, más drogas, más crimen, más mareas de residuos humanos y otra serie de contratiempos extremos marcarán sin duda esa opción.
Por el contrario, podemos cambiar nuestra mentalidad colectiva y tomar las medidas necesarias para reducir drásticamente el índice globlal de natalidad. La gente puede aprender a ver el crecimiento poblacional como el cáncer que en realidad es y optar por una sociedad más estable. Los países ricos, en lugar de buscar más riquezas y más inútil supremacía militar, pueden hacer de su ayuda a los países pobres un objetivo urgente. Cuando esto ocurra, la humanidad estará en situación de poder afrontar todos los demás problemas que ahora parecen insolubles. No podemos engañarnos: la explosión demográfica tocará a su fin en no mucho tiempo. La única cuestión que queda por saber es si se detendrá por medio del método humano del control de la natalidad o si la misma naturaleza barrerá ese exceso demográfico.” -Paul y Anne Ehrlich
Bibliografía
González, Adrián y Medina, Norah (1995). Ecología. México: McGraw Hill.
Kormondy, E. (1996). Concepts of Ecology. New Jersey: Prentice Hall.
Porrit, Jonathon (1991). Salvemos la Tierra. Madrid: Aguilar, S.A. de Ediciones.
Smith, Robert (1980). Ecology and field biology. New York: Harper & Row.
Smith, Robert (1996). Ecology and field biology. New York: Harper Collins.
Vázquez, Guadalupe (1993). Ecología y la formación ambiental. México: McGraw Hill.
Por: Myriam Rivera
Centro Eco-Educativo de Puerto Rico
Marzo 1999
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