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4. Ecología y medio ambiente

Los seres vivos están en permanente contacto entre sí y con el medio ambiente en el que viven. La Ecología estudia y analiza estas complejas relaciones.

La Ecología analiza cómo cada elemento de un ecosistema afecta a los demás componentes, y cómo él mismo es afectado. Es una ciencia de síntesis, pues para comprender la compleja trama de relaciones que existen en un ecosistema hay que tener conocimientos de botánica, zoología, fisiología, genética y otras disciplinas como la física y la geología.

El término “Ecología” fue utilizado por primera vez por Reither y Haeckel, en 1865. Se descompone en las raíces griegas oikos (casa), y logos (tratado o estudio). Entonces, la Ecología era entendida como el “estudio de un organismo en su casa o hábitat, o en su entorno natural”.

La Ecología moderna es un producto del presente siglo, solo en las últimas décadas se ha desarrollado en el seno de la Biología y se ha convertido en el “estudio científico de las relaciones recíprocas entre organismos y su medio ambiente físico”.

La Ecología se ocupa de casi todos los niveles de organización de la vida en la Tierra, desde el animal o el vegetal individual hasta la comunidad entera de organismos que viven en una región, incluyendo los efectos sobre dichos organismos de los factores climáticos y geológicos, que constituyen su alrededor físico.

La Ecología tiene muchas aplicaciones prácticas en la agricultura, en peritajes biológicos, en la regulación de la caza, en la vigilancia de plagas, en la silvicultura, en la biología pesquera, etc.

El conocimiento de esta ciencia es indispensable para la conservación del suelo, bosques, vida salvaje, reservas de agua y pesca, así como para el manejo adecuado de los recursos naturales.

Existen algunas subdivisiones dentro de la Ecología:

1 Autoecología. Estudia el organismo individual, es decir, se interesa por lo que el individuo necesita y tolera, por su forma de vida, funcionamiento y por su medio ambiente, a través de todas las etapas de su ciclo vital.

2 Ecología de la población. Estudia las poblaciones de organismos. Una población son todos los individuos de una especie que viven en una región, en un mismo tiempo. Esta rama de la Ecología trata de explicar el comportamiento de la población, es decir, su estabilidad, crecimiento rápido o decadencia.

3 Ecología de la comunidad. Estudia las comunidades bióticas. La comunidad biótica se compone de todos los organismos de todas las especies que viven en una región determinada.

4 Ecología aplicada. Tiene por objeto proteger la naturaleza y su equilibrio en el medio ambiente humano principalmente, tanto en el medio rural como en el urbano.

5 Ecología de sistemas. Usa la teoría de sistemas como base para estudiar los sistemas ecológicos.

La naturaleza comprende el conjunto de los organismos y ambientes. Para referirse al sistema natural de una localidad dada, se habla de un ecosistema o sistema ecológico. Con este término, se hace referencia al conjunto de los organismos del planeta (biosfera), de una región (bioma), o de una hectárea de terreno, siempre y cuando en él se pueda identificar no solo al medio físico concreto, sino también a los seres vivos que viven en él, así como las relaciones que se dan entre ellos.

Esta noción de escalas espaciales y temporales lleva a considerar el concepto de niveles de organización o niveles jerárquicos. Los niveles de organización más importantes son:

1 Organismo individual: es la unidad funcional esencial de la Ecología. Cada organismo tiene un genotipo distinto, que le confiere propiedades y características distintas. Estas características son muy importantes para definir el modo en que el organismo responde al ambiente inanimado y/o interactúa con el ambiente vivo que le rodea. Ejemplos: una lechuza o un ciervo.

2 Población: conjunto de organismos de la misma especie que conviven en tiempo y espacio. Los organismos de una misma especie que conviven, pueden intercambiar natural y espontáneamente sus características genéticas, comparten un pasado evolutivo común y, lo más importante, constituyen una unidad evolutiva con un destino común. Ejemplos: la población de juncos de una laguna, la población de ratas de una ciudad, la población de gaviotas, etc.

3 Gremios: son grupos de poblaciones que explotan la misma clase de recursos y de una forma parecida, constituyendo una agrupación funcional de poblaciones de especies distintas que interactúan ecológicamente entre sí. Ejemplos: las aves carroñeras de la Costa Patagónica, los comedores de granos (aves, roedores) de los ecosistemas agrícolas, etc.

4 Comunidades: son grupos de poblaciones de distintas especies que coexisten o cohabitan en tiempo y espacio. Es la parte viva del ecosistema, por lo que su delimitación es independiente de la escala de referencia adoptada. Ejemplos: una comunidad de peces en un río cualquiera.

5 Biomas: son ecosistemas regionales con comunidades parecidas. El bioma de los bosques templados del Sur incluye diversas comunidades arbóreas, dominadas por distintas especies de árboles. Ejemplos: las estepas de la Pampa Argentina, los bosques xerófilos del Chaco y los bosques templados del Sur de Chile y Argentina.

El reconocimiento de la existencia de estos distintos niveles de organización es importante a la hora de tomar decisiones sobre el manejo de recursos naturales, por ejemplo, el manejo de una especie en peligro de extinción requerirá conocimientos en el nivel de organismo (aspectos reproductivos, alimenticios, etc.) y de población (tasa de natalidad y mortalidad); la gestión de una central hidroeléctrica requerirá el control de la cuenca de drenaje del río, incluyendo el manejo de la cobertura vegetal (comunidades vegetales), las poblaciones de peces y de los procesos físicos que allí tienen lugar (erosión, ciclo hidrológico, sedimentación, etc.).

4.1. El “nicho ecológico”

El conjunto de variables ambientales que caracterizan el hábitat de un organismo en particular (aquella porción del ambiente en la cual el organismo puede vivir) es muy numeroso. Para cada variable (temperatura, pH, humedad, etc.), existe un rango dentro del cual el organismo puede vivir; por debajo o por arriba de esos límites, el organismo desaparece.

Si se consideran dos variables simultáneamente, se puede representar un espacio bidimensional con una superficie en un hiperespacio. Esta noción, que, a diferencia del concepto de hábitat, incluye variables abióticas, temporales, espaciales y especialmente bióticas (presencia de especies competidoras, abundancia de depredadores, etc.), conduce al concepto de “nicho ecológico” de un organismo o de una especie.

Este concepto describe el conjunto de situaciones en las cuales el organismo en cuestión se desarrolla, incluyendo su papel en la comunidad o en el ecosistema. Suele decirse que el hábitat de un organismo o especie es su dirección, mientras que el nicho es la profesión.

4.2. Principales formas en que interactúan los seres vivos

Los seres vivos pueden interactuar mediante dos tipos de relaciones: interespecíficas e intraespecíficas.

La diferencia fundamental entre ambos tipos de relaciones es que las relaciones interespecíficas se producen entre individuos de diferentes especies, mientras que en las relaciones intraespecíficas intervienen individuos de la misma especie.

A continuación se explicarán los principales tipos de relaciones.

Relaciones interespecíficas

Mutualismo

Se denomina así cuando la presencia o actividad de un individuo de una especie favorece a otra y viceversa. Un ejemplo de mutualismo es la relación entre polinizadores y especies vegetales con flores: el polinizador que visita una flor busca y recibe alimento (polen, néctar), y, en el proceso de alimentación, parte de su cuerpo entra en contacto con los órganos reproductivos de la flor (ovarios femeninos y estambres masculinos), por lo que su cuerpo queda impregnado de granos de polen (células reproductivas masculinas) de una flor.

Al visitar una segunda flor, los granos de polen de la primera flor llegan a los órganos reproductores femeninos, produciéndose la fecundación de la segunda flor con células masculinas de la primera flor. La acción de transporte y polinización efectuada por el polinizador (abeja o colibrí) es beneficiosa para la especie vegetal, que permite cumplir así su ciclo de vida, mientras que para el polinizador el beneficio es trófico, ya que obtiene su alimento de este modo.

Las relaciones de mutualismo pueden ser facultativas, si ambas especies pueden vivir normalmente sin la interacción con la otra (aunque se beneficien en caso de interactuar), u obligatorias, cuando los individuos de ambas especies no pueden vivir sin la otra.

Un ejemplo de mutualismo obligado es el caso de la flora bacteriana (conjunto de especies de bacterias y hongos) presente en el tracto digestivo de la mayoría de las especies, por ejemplo, de mamíferos (incluyendo al hombre), que permite que estos organismos puedan hacer una digestión normal de ciertos alimentos, a la vez que producen ciertas sustancias que resultan ser esenciales para el organismo que les hace de hospedador (vitaminas y aminoácidos). Las bacterias no pueden vivir fuera del tracto digestivo y dependen de la ingestión de elementos por parte de mamífero para poder obtener su alimento.

Las situaciones de mutualismo obligadas son denominadas simbiosis, y simbiontes es el término usado para cada uno de los organismos o especies. Por otra parte, el mutualismo facultativo suele denominarse también protocooperación o mutualismo propiamente dicho.

Comensalismo

En este caso, una de las especies se beneficia en tanto que la otra no es ayudada ni dañada en grado alguno. Un ejemplo de mutualismo lo realizan las aves carroñeras, que se alimentan de los restos que dejan los depredadores; o bien, el beneficio al obtener alimento los peces rémoras cuando se adhieren a la superficie de peces más grandes, como son los tiburones, etc.

Nota

La diferencia entre mutualismo y comensalismo consiste en que en las relaciones de mutualismo ambas especies interactúan y se benefician una de la otra, mientras que en el comensalismo solo una de las especies se beneficia, aunque la otra no sufre ningún daño.

Depredación

Es aquella interacción en la que un individuo (depredador) se alimenta de otro (presa), al que causa la muerte. La presa debe ser un organismo vivo (si está muerto, el consumidor se denomina carroñero o detritívoro) y el depredador puede consumir a la presa en forma completa o solo una parte, ocasionándole en general la muerte.

Cuando se habla de depredación, se asumen individuos de distinta especie, dejando de lado episodios de canibalismo (cuando el depredador y la presa son de la misma especie), aunque sea un fenómeno muy común en ciertas especies.

Los depredadores pueden ser especialistas en consumir solamente ciertas especies, o ciertos tejidos o partes de un organismo, o ser generalistas, consumiendo todo aquello que pueda cazar (en general, más pequeño, menos ágil, más blando, etc.).

Los herbívoros que se alimentan de plantas, pueden matar a la presa, solo dañarla (si consumen algunas hojas), casi no ocasionarle daño alguno (si se alimenta de los frutos), o beneficiarla (si se trata de un polinizador que consume el polen de las flores).

La depredación requiere de la presencia de ambas especies simultáneamente, y cada encuentro tiene cierta probabilidad de terminar en un episodio beneficioso para el depredador (alimentación) y perjudicial para la presa (muerte).

Al ser una interacción tan determinante para la vida de las presas, estas han desarrollado una serie de mecanismos de defensa, como las coloraciones miméticas (que impiden ser descubiertas), espinas, púas, pelos, aromas (irritantes o nauseabundos, como el zorrillo) que desalientan al depredador, o cuernos, caparazones, cáscaras, etc., que dificultan la acción del depredador.

El depredador, por su parte, ha desarrollado una serie de adaptaciones (estructuras, respuestas fisiológicas, comportamientos de caza, etc.) que tienden a aumentar su eficiencia en la búsqueda, captura, manipulación, digestión, etc. de las distintas presas.

Por ejemplo, la chita captura su presa por ser capaz de correr muy rápido, otros tienen una mirada penetrante que inmoviliza (águila calva americana). Muchos depredadores atacan a presas que son jóvenes, viejas, débiles, enfermas o inválidas.

Esta supresión natural de individuos enfermos y débiles beneficia a la especie depredada, evitando la diseminación de una enfermedad y dejando a los individuos más fuertes y saludables para el apareamiento.

Hay que diferenciar la depredación del parasitismo, debido a que el parásito no produce la muerte del huésped (presa), al menos de forma inmediata, y a que el parásito suele ser más pequeño que el huésped.

Parasitismo

Es otro tipo de interacción depredador-presa. Un parásito es un consumidor (huésped) que se alimenta de otro organismo vivo, viviendo sobre o en el organismo hospedante por toda o la mayor parte de la vida del mismo.

El parasitismo es una forma especial de depredación, en la que el depredador (parásito) es mucho menor que su presa (hospedador). El parásito se nutre del hospedador, al que debilita gradualmente. Esto puede matar o no a este último. Las tenias, organismos que causan enfermedades (patógenos) y otros parásitos, viven dentro de sus hospedadores. Los piojos, garrapatas o mosquitos, se adhieren al exterior de sus hospedadores.

Algunos parásitos pueden moverse de un hospedador a otro, como las pulgas de los perros. Otros, pueden pasar su vida adulta adheridos o insertados en un único organismo hospedante, como el muérdago, que se alimenta y vive en las ramas de los robles, y las tenias o solitarias, que se hospedan y alimentan en los intestinos de los humanos y animales.

Competencia

Es una interacción indirecta, ya que se produce a través del recurso por el cual se compite, diferenciándose de aquellos otros casos en los cuales se produce una interacción directa (llamada interferencia), como es la lucha entre machos de una especie por el dominio de un territorio o de una hembra.

La competencia no necesita de la presencia simultánea de ambos competidores, sino que basta con que un organismo consuma un recurso que algún otro organismo necesite. Por ejemplo, los depredadores nocturnos (lechuzas) y diurnos (gavilanes) pueden competir si cazan la misma especie de ratones, aunque lo hagan en momentos distintos.

Relaciones intraespecíficas

Las relaciones intraespecíficas son las que ocurren entre organismos de la misma especie.

Reproducción

Los individuos con una composición genética que les permite sobrevivir ante cambios en las condiciones ambientales, generalmente producen más descendientes que los que no tienen tales rasgos, que transmiten a sus descendientes un proceso conocido como reproducción diferencial.

El proceso por el cual algunos genes y combinaciones de estos son reproducidos en una población más que otros, se llama selección natural.

El cambio en la composición genética de una población expuesta a condiciones ambientales nuevas, resultantes de la reproducción diferencial de los tipos genéticos (genotipos) y la selección natural, se denomina evolución biológica o simplemente evolución.

Las especies difieren ampliamente en cómo pueden evolucionar rápidamente a través de la selección natural. El requisito primario es que algunos individuos de una población deben ser capaces de sobrevivir y reproducirse cuando hay un cambio ambiental.

La capacidad para hacerlo depende del grado de diversidad en el abasto de genes de la especie, el grado de cambio ambiental y cómo de rápido tiene lugar ese cambio. Cuando el grado de cambio ambiental o cuando la velocidad a la que ocurre aumenta, se requiere mayor diversidad genética para la supervivencia.

Durante un largo tiempo, las especies interactuantes en un ecosistema ejercen presiones selectivas entre sí, que pueden conducirlas a tener varias adaptaciones. La evolución que resulta de dichas interacciones entre especies, se denomina coevolución.

Por ejemplo, una especie carnívora puede llegar a ser cada vez más eficiente en la caza de la presa. Si ciertos individuos en la población de la presa tienen rasgos que les permitan eludir a las especies depredadoras, transmiten estos rasgos adaptativos a su descendencia. Entonces, la especie depredadora puede desarrollar modos de vencer este nuevo rasgo, lo que conduce a la presa a nuevas adaptaciones, y así sucesivamente.

La coevolución aumenta o conduce al mutualismo, al comensalismo y otras relaciones entre especies.

5. Los seres humanos y el medio ambiente

Cuando la especie humana apareció en el planeta, se encontraba totalmente a expensas de las diversas fuerzas del entorno natural. Para sobrevivir, debía dedicar gran cantidad de tiempo y de energía a conseguir alimento y escapar de los distintos peligros de su entorno.

Su incapacidad provenía del desconocimiento de los mecanismos y de las leyes que rigen el funcionamiento de la naturaleza.

Por el contrario, en la actualidad, la humanidad debe dedicar una buena parte de sus energías a corregir los impactos y a reducir los riesgos que origina con sus actividades, tanto en el medio natural como en el humanizado, que ella misma ha creado.

A lo largo de la historia, se pueden distinguir tres grandes fases en la relación seres vivos/medio ambiente. Estas fases no proporcionan una visión totalmente exacta desde un punto de vista cronológico.

En la actualidad, coexisten las fases precedentes, debido al diferente nivel alcanzado en el desarrollo técnico-cultural de los distintos grupos que pueblan la Tierra.

5.1. Fase de caza-recolección. Uso sin transformación del entorno

En esta etapa, la de mayor duración con mucha diferencia de la existencia humana, el hombre era nómada, cazador y recolector. Empleaba su fuerza muscular y todo su tiempo en la satisfacción de sus necesidades alimentarias. Durante mucho tiempo, la única fuente de energía fue la solar, en forma de alimentos.

En un principio, para la obtención de comida solo empleaba su propio cuerpo, por lo que su capacidad de cosechar estaba muy limitada por mecanismos físicos, tales como velocidad de desplazamiento para capturar una presa o posibilidad de trepar para obtener frutos. Por ello, su acción sobre el medio no fue más notable que la de cualquier otro mamífero.

Sabía que...

Este tipo de hombre era denominado Hombre de Neandertal, surgió hace unos 230.000 años y se alimentaba de grandes animales como los mamuts.

Con el paso del tiempo, empezó a utilizar herramientas (inicialmente muy sencillas, como palos y piedras, pero progresivamente más complejas y eficaces), con lo que su capacidad cosechadora se incrementó notablemente, ocupando nichos ecológicos que inicialmente correspondían a otras especies. Por otra parte, el dominio del fuego, que usaba para calentarse, cocinar y defenderse de otros animales, constituyó una auténtica revolución en su historia y supuso la utilización de recursos energéticos como la madera.

En tales condiciones, la población humana se mantenía en equilibrio: su aumento implicaba una disminución de los alimentos disponibles, lo que se traducía en un mayor número de muertes por desnutrición.

Se calcula que al final de este periodo, los seres humanos repartidos por el mundo apenas superarían los 5 millones de individuos, y su influencia sobre el ambiente era apenas superior a la de cualquier otra especie.

5.2. Fase agrícola-ganadera. Uso con transformación limitada del entorno

El panorama anterior cambió radicalmente hace unos 10.000 años, con la aparición de la agricultura y la ganadería, una auténtica revolución que acabó con nuestra dependencia directa de la naturaleza para obtener alimento, y que tuvo como consecuencia que las poblaciones fueran haciéndose cada vez más sedentarias.

Una diferencia fundamental en su relación con el ambiente, entre poblaciones nómadas y sedentarias, es que las primeras explotan una amplia gama de ambientes y lugares, mientras que las segundas se limitan a unos pocos ambientes próximos a sus residencias, por lo que su explotación es muy intensa.

La agricultura posibilitó la producción de un excedente de alimentos y, paralelamente, la domesticación de algunas especies de animales facilitó la utilización de máquinas rudimentarias, el transporte y el desplazamiento.

Una de las consecuencias fue que parte de la población pudo dedicarse a actividades distintas a la adquisición de alimentos y, con ello, se inicia un importante desarrollo tecnológico: descubrimiento de los metales e invención de utensilios revolucionarios como el arado, el carro de ruedas, variedad de armas, etc.

Como fuentes de energía, además de las utilizadas en la etapa anterior, se añaden la tracción animal y las energías hidráulica y eólica (molinos de agua y viento, buques de vela, etc.).

Todo ello supuso un importante crecimiento poblacional, con el desarrollo de grandes ciudades y sociedades cada vez más complejas, con trabajos especializados: se realizan importantes obras de construcción, se inicia el comercio a gran escala, etc.

El resultado fue una mejora sustancial de la calidad de vida, pero el mantenimiento de una población en crecimiento implica unas necesidades de alimentos y otros recursos cada vez mayores.

La agricultura-ganadería ha sido y sigue siendo uno de los mecanismos más importantes de transformación ambiental: deforestaciones masivas para dedicar los terrenos al cultivo y al pastoreo, con la consiguiente degradación del suelo, construcción de sistemas de regadío y vías de comunicación, etc.

Cuando se inicia la agricultura y se extiende por todo el mundo, la población creció de una manera espectacular, de modo que, al llegar el año 3000 a. C., se habían alcanzado los 100 millones de personas.

Una vez establecida la vida agrícola, continuó el crecimiento, pero a un ritmo significativamente más lento, de modo que a mediados del siglo XVII la población era de unos 500 millones.

Por todo ello, en esta época la acción humana sobre la naturaleza fue intensa y causa de una creciente degradación ambiental, pero restringida a las zonas más pobladas del planeta, quedando amplias regiones sin sufrir de manera importante influencia antrópica.

5.3. Fase industrial-tecnológica. Uso con transformación generalizada del entorno

El creciente agotamiento de los recursos forestales condujo al descubrimiento de una nueva y más potente fuente de energía: el carbón.

Ello permitió, a mediados del siglo XVIII, la invención de la máquina de vapor y el inicio de la Revolución Industrial, que supuso un profundo cambio en la vida humana y en sus relaciones con la naturaleza: se crean fábricas que atraen a un elevado número de emigrantes, con lo que se desarrollan grandes urbes; mejoran las técnicas agrícolas y ganaderas, dedicándose cada vez más terrenos a tales menesteres, con lo que se incrementa la producción de alimentos, etc.

Desde el descubrimiento de la máquina de vapor, el desarrollo tecnológico ha sufrido un ritmo acelerado, basado principalmente en la utilización de recursos energéticos no renovables: carbón, petróleo, gas natural y combustibles nucleares.

El aumento de la producción de alimentos y otros bienes, así como la paulatina mejora en las condiciones de vida, tuvo como resultado un pronunciado crecimiento de la población, que en la actualidad está en torno a los 6.000 millones de habitantes.

En la actualidad, los grandes progresos científico-tecnológicos, el crecimiento de las industrias, la explosión demográfica y el desarrollo de inmensas urbes donde vive casi la mitad de la población mundial, han determinado enormes presiones sobre el medio natural a nivel planetario, que pueden conducir a su irreversible degradación y al agotamiento de los recursos.

Cualquier actividad actual humana produce consecuencias a veces catastróficas: contaminación atmosférica, ruidos, alteraciones climáticas, contaminación de ríos, lagos y mares, pérdida de suelo fértil, desertificación, pérdida de biodiversidad, alteración del relieve y del paisaje, acumulación de residuos, etc.