Ecología: Ecosistemas y Niveles de Organización

• La ecología es la ciencia que estudia las relaciones de los organismos con su entorno.
• Ernst Haeckel definió la ecología en 1866 como el estudio de los seres vivos y su medio ambiente.
• Tansley introdujo el concepto de ecosistema en 1935, definiéndolo como el complejo de organismos que interactúan con los factores físicos de su entorno.

Ecosistema

• Un ecosistema es un conjunto de especies en un área y tiempo determinados que interactúan entre ellas y con el ambiente abiótico.
• Las interacciones en un ecosistema incluyen depredación, parasitismo, competencia y simbiosis.
• En un ecosistema hay un flujo de materia y energía donde las especies dependen unas de otras.
• Los ecosistemas son dinámicos, manteniendo un equilibrio dinámico en lugar de estático.

Niveles de Organización en Ecología

• Especie: Individuos que pueden reproducirse y tener descendencia fértil.
• Población: Grupo de individuos de la misma especie que habitan un área determinada.
• Comunidad: Conjunto de diferentes especies que interactúan en un área común.
• Ecosistema: Comunidad interactuando con el medio abiótico en una unidad funcional.
• Biosfera: Suma de todos los ecosistemas de la Tierra.
• Las propiedades emergentes son características que aparecen al interactuar los componentes de un sistema y no se explican por sí solas, como la resiliencia y el flujo energético.

Poblaciones

• Tamaño de población: Número de individuos.
• Densidad: Número de individuos por unidad de área.
• Distribución espacial: Forma en que se dispersan los individuos (uniforme, aleatoria, agregada).
• Tasa de natalidad y mortalidad: Nacimientos y muertes que influyen en el crecimiento poblacional.
• Tasa de crecimiento poblacional: Cambio en el número de individuos a lo largo del tiempo.
• Capacidad de carga (K): Máximo número de individuos que un ambiente puede sostener.
• Estructura etaria: Proporción de individuos jóvenes, adultos y viejos.
• Variabilidad genética: Diversidad genética que permite adaptación a cambios ambientales.

Comunidades Ecológicas

• Riqueza de especies: Número total de especies presentes.
• Diversidad de especies: Combina riqueza y abundancia relativa (índices de Shannon y Simpson).
• Estructura trófica: Organización de niveles alimenticios (productores, consumidores, descomponedores).
• Redes de interacción: Relaciones ecológicas como depredación, competencia, mutualismo, parasitismo.
• Dominancia de especies: Algunas especies influyen más en la estructura y funcionamiento de la comunidad.
• Sucesión ecológica: Cambios en la composición de especies a lo largo del tiempo tras un disturbio.
• Resiliencia y estabilidad: Capacidad de recuperarse ante perturbaciones.
• Conectividad ecológica: Grado de conexión entre hábitats y comunidades.

Ecosistemas: Funcionamiento

• Flujo de energía: Transferencia desde productores (plantas) hacia consumidores y descomponedores.
• Ciclos biogeoquímicos: Movimiento de elementos (carbono, nitrógeno, fósforo) entre el ambiente y los organismos.
• Productividad primaria: Energía solar convertida en biomasa por los productores (autótrofos).
• Productividad primaria neta (PPN): Energía disponible para consumidores.
• Productividad secundaria: Energía que los consumidores convierten en biomasa propia (heterótrofos).
• Eficiencia ecológica: Porcentaje de energía transferido de un nivel trófico a otro (~10%).
• Retroalimentación (feedback): Procesos que amplifican o regulan cambios (ej. CO2 en el clima).
• Homeostasis: Capacidad de autorregulación y estabilidad.
• Servicios ecosistémicos: Beneficios para el ser humano (polinización, purificación de aire, regulación del clima).
• Complejidad: Diversidad de hábitats y microhábitats dentro del ecosistema.

Fenología

• La fenología es el estudio de fenómenos biológicos periódicos relacionados con el clima y los ciclos anuales.
• Ejemplos de fenología son las migraciones animales y la floración de plantas.

Hábitat, Nicho y Distribución

• Hábitat: Lugar físico donde vive un organismo o población (clima, suelo, agua).
• Nicho ecológico: Papel funcional de la especie en el ecosistema (cómo vive, qué recursos usa).
• El nicho ecológico se describe como un "hipervolumen n-dimensional" de condiciones.
• Distribución potencial: Condiciones mínimas para la supervivencia.
• Distribución realizada: Donde realmente habita una especie.

Interacciones Ecológicas

• Hay interacciones intraespecíficas, que ocurren entre individuos de la misma especie y interacciones interespecíficas, que ocurren entre diferentes especies.
• Mutualismo: (+, +), donde ambas especies se benefician.
• Comensalismo: (+, 0), donde una especie se beneficia y la otra no se ve afectada.
• Parasitismo: (+, -), donde una especie se beneficia y la otra se perjudica.
• Depredación: (+, -), donde una especie (el depredador) caza y se alimenta de otra (la presa).
• Competencia: (-, -), donde ambas especies se perjudican al competir por los mismos recursos.
• Amensalismo: (-, 0), donde una especie se perjudica y la otra no se ve afectada.
• Neutralismo: (0, 0), donde ninguna especie se ve afectada por la otra.

Otros Conceptos de Interacción Ecológica

• Cooperación (intraespecífica): Beneficio mutuo entre miembros de la misma especie.
• Altruismo: Un individuo se sacrifica por otro.
• Especies clave: Especies que tienen un gran impacto en la estructura del ecosistema.

Recursos y Condiciones

• Recursos: Se consumen o agotan (ej. alimentos, agua).
• Condiciones: Factores ambientales que no se consumen (ej. temperatura, pH).

Recursos Esenciales

• Ley del mínimo de Liebig: El crecimiento depende del recurso más limitado.
• Ley de tolerancia: Rango óptimo y límites de tolerancia para sobrevivir.
• Los recursos pueden ser sustituibles (un recurso puede reemplazar a otro), complementarios (recursos necesarios conjuntamente) o antagónicos (un recurso inhibe a otro).

Estructura Trófica y Pirámides Ecológicas

• Productores: Transforman energía solar en química (plantas, algas).
• Consumidores primarios: Se alimentan de productores (herbívoros).
• Consumidores secundarios: Depredadores de herbívoros.
• Consumidores terciarios: Depredadores de depredadores.
• Descomponedores: Reciclan materia orgánica (hongos, bacterias).
• Detritívoros: Consumen materia en descomposición (lombrices, hormigas).

Sucesión Ecológica

• Sucesión primaria: En áreas sin vida previa (rocas desnudas, zonas volcánicas) con colonizadores como líquenes y musgos.
• Sucesión secundaria: Tras disturbios que dejan restos de vida (incendios, campos abandonados).
• El proceso sucesional incluye la colonización (líquenes, musgos) y etapas serales (teridofitas, gimnospermas, angiospermas).
• Ecosistema clímax: Comunidad en equilibrio dinámico y autorregulación.

Estrategias de Vida

• Estrategia r: Especies oportunistas, alta tasa de reproducción, ambientes inestables.
• Estrategia K: Especies con baja tasa de reproducción, ambientes estables, alta competencia.

Ecología Urbana

• Estudio de las comunidades humanas y su relación con el medio ambiente urbano.
• Analiza cómo la urbanización afecta los ecosistemas, el ciclo del agua y los recursos.