Conceptes d'Ecologia   

 

1. Constitució de la Biosfera

 

La BIOSFERA és la unió del biotop i la biocenosi. El BIOTOP és el medi físic on viu una comunitat,  i la COMUNITAT o BIOCENOSI és el conjunt de poblacions d´espècies diferents que viuen en un lloc determinat en temps determinat. L´HÀBITAT és el conjunt de biotops on pot viure un organisme i el NINXOL ECOLOGIC  és l´espai n-dimensional que representa la funció ecològica  d´un organisme dins un ecosistema. Cada dimensió és un factor que determina les seves funcions; per exemple, en un microorganisme heteròtrof,  poden ser: mida de partícula d´aliment, tipus d´aliment enfront l´activitat. En una biocenosi desenvolupada, només pot existir una població per cada nínxol ecològic; és a dir, que no poden viure dues o més poblacions amb la mateixa funció dins l´ecosistema, degut al procés anomenat SELECCIO NATURAL. En la representació n-dimensional (sobre el paper, només podem representar 3 dimensions), si dues espècies troben solapament dels rangs d´un o més factor -on la zona de solapament s´anomena NINXOL ECOLOGIC, indica que entraran en competència per aquest factor. La matriu de n dimensions -és a dir, la representació de tots els factors ambientals enfront l´activitat biològica) s´anomena ESPAI DE SUPERVIVÈNCIA, que és de gran complexitat en ecosistemes ben desenvolupats.

 

2. El Biotop

 

Els factors ambientals dicten quina sera la   distribució de les espècies, i inclús condiciona la supervivència.   No obstant, els organismes també condicionen el biotop: es diu que és una relació FEED-BACK. Per exemple, un bosc d´arbres de gran alçada   condiciona que arran de terra no hi hagi gaire llum; per tant, dins el bosc   existeix un MICROCLIMA -condicions de temperatura, humitat relativa, quantitat   de llum, etc.- que alhora condiciona el tipus de vegetació sota les denses   copes dels arbres de gran alçada.

Si representem l´activitat biològica enfront un factor ambiental, obtenim una distribució en forma de campana   de Gauss; la distribució normal indica que no són desitjables   poca quantitat o un excés.

Anomenem espècies EURIOIQUES a les que presenten   una distribució ampla, amb un màxim ampli i poc elevat. Aquesta   distribució indica que la funció no afecta gaire l´activitat   biològica i, per tant, l´espècie tolera bé les fluctuacions   d´aquest factor.

Anomenem espècies ESTENOIDES a les que presenten   una distribució estreta, amb un màxim estret i molt elevat. Aquesta   distribució indica que el factor és imprescindible, i una petita   variació afecta molt a l´activitat biològica d´aquesta  espècie. Una activitat elevada en un estret rang d´un factor significa   una elevada especialització del metabolisme; aquestes espècies   són molt poc tolerants a les fluctuacions del factor.

Anomenem ÒPTIM ECOLÒGIC a l' intèrval en què la població presenta un màxim creixement. El valor que limita el creixement de l'espècie però no condiciona la supervivencia s'anomena FACTOR LIMITANT. El  LÍMIT DE TOLERÀNCIA és valor determinat per sota o per sobre del qual l´espècie   no pot sobreviure.

Els factors que condicionen la distribució de les espècies són:

2.1. Temperatura. A mesura que augmenta, les reaccions químiques   i enzimàtiques augmenten la seva velocitat i, per tant, el creixement   d´una població és major, fins a un punt: per sobre d´aquest   valor màxim, les proteïnes i els àcids nucleics es desnaturalitzen   i, per tant, les funcions metabòliques queden desactivades.

2.2. Llum.

2.3. Humitat.  La disponibilitat de l´aigua també   és un factor que limita la distribució de les espècies,   tot i que hi ha espècies que presenten adaptacions a les zones seques   i àrides.

2.4. Pressió.

2.5. Composició del sòl. La  humitat, el pH, el contingut en matèria orgànica, la capacitat de retenció d´aigua,, entre altres components varien les propietats físico-químiques del sòl. La majoria d´ambients   naturals es troben en un rang de pH entre 5 i 9 -on el pH intracel.lular és   independent: ha de romandre neutre.

2.6. Concentració d´oxigen. Segons la necessitat dels organismes a aquest  factor, es poden classificar en aerobis, anaerobis, anaerobis facultatius  i microaerofílics.   Els microaerofílics són aerobis que empren l´oxigen a molt  baixes concentracions, sovint perquè contenen molècules sensibles  a ser oxidades. Els anaerobis obligats són, en general, incapaços de detoxificar alguns productes del metabolisme oxigènic, tals com el  peròxid d´hidrogen, el superòxid o el radical hidroxil;   a més molts dels organismes anaeròbics contenen enzims flavínics,  els quals són fàcilment oxidables, generant aquests productes  tòxics. En canvi, els organismes aeròbics contenen catalasa i  peroxidasa (enzims que destrueixen el peròxid d´hidrogen), i superòxid   dismutasa (enzim que destrueix el superòxid).

2.7. Concentració de diòxid de carboni. Factor molt important en els organismes autòtrofs,   ja que aquesta és la seva font de carboni.

2.8. Concentració de sals minerals

 

3. La Comunitat o Biocenosi

 

La comunitat o biocenosi és la part de la biosfera que constitueix el conjunt d´organismes, els quals poden interaccionar mitjançant relacions socials i tròfiques.

 

3.1. Relacions entre els individus d'una comunitat

3.1. RELACIONS SOCIALS entre individus de diferents   espècies, que es poden classificar en:

3.1.1. Competència. Relacions entre individus que pertanyen al mateix nivell tròfic que requereixen un recurs comú, el qual és   limitat. La tendència de cada espècie és acaparar el màxim possible d´aquest recurs, fins aconseguir la desaparició de l´espècie  competidora.

3.1.2. Depredació. Relació existent entre preses i predadors, que és de caràcter feed-back: un excés de preses provoca un augment en el creixement de predadors, quin efecte provoca la major desaparició de preses, i la disminució de preses implica una disminució de  predadors.

3.1.3. Parasitisme. Relació en què una espècie viu d´una altra espècie (hoste), amb efectes negatius sobre aquest.

3.1.4. Mutualisme. Associació de dos organismes de caire temporal, quin objectiu és el benefici mutu.

3.1.5. Simbiosi. Associació permanent de dos organismes,  els quals no poden viure separats; un exemple el constitueixen els líquens.   Els LIQUENS són associacions entre ascomicets (fongs) i alguns gèneres d´algues verdes o cianobactèries. El fong, anomenat MICOBIONT pot   obtenir matèria orgànica directament del fotòtrof, i respira  l´oxigen generat durant la fosforilació per l´anomenat FICOBIONT  (l´alga o la cianobactèria); el fong el protegeix enfront l´estrés ambiental: manca d´aigua, radiació solar, etc. Els líquens   són organismes indicadors de la qualitat atmosfèrica perquè   són molt sensibles a l´ozó i al diòxid de sofre;   aquesta sensibilitat és deguda a la seva capacitat d´absorbir i   concentrar les substàncies dissoltes a la humitat i, atès que   no presenten un sistema d´excreció, són especialment sensibles   a les substàncies tòxiques.

3.1.6. Antibiosi. Algunes espècies presenten la capacitat de sintetitzar substàncies tòxiques per altres organismes, amb la finalitat d´eliminar la competència. Un exemple és el fong Penicillium, que sintetitza l´antibiòtic penicil.lina.

3.2. RELACIONS TRÒFIQUES. Indiquen una agrupació dels organismes en nivells tròfics, establint així el fluxe de matèria i energia:

3.2.1. Productors primaris o autòtrofs. Organismes que transformen l´energia i la matèria inorgànica en matèria orgànica.

3.2.2. Consumidors o heteròtrofs. Organismes que transformen la matèria orgànica dels productors primaris en matèria orgànica pròpia.

3.2.3. Descomponedors. Organismes heteròtrofs que transformen la matèria orgànica en inorgànica, tancant així  els cicles de matèria.

 

3.2. Paràmetres que caracteritzen una població

Els paràmetres que caracteritzen una població són:

3.2.1. Mida de la població. Nombre d´individus, que és constant quan el sistema és en equilibri. Es un paràmetre   útil per mesurar el grau de degradació d´un ecosistema.

3.2.2. Taxes de natalitat i mortalitat. La taxa de creixement és dN/dt = r.No, on N és el nombre d´individus, No és el nombre d´individus inicial i r és la taxa de reproducció. El creixement és   exponencial quan la biodiversitat és molt baixa, ja que l´espècie   en estudi no té predadors ni competidors; no obstant, aquest creixement exponencial no pot durar infinitament! Hi ha un moment què la població   s´estabilitza: el punt en què deixa de ser exponencial i comença a ser constant s´anomena CAPACITAT DE CÀRREGA (k)

Els factors que estabilitzen la població són els factors ambientals (pH, temperatura, humitat relativa, etc), la mancança d'espai i aigua, l'oxigenació, la presència de suficients nutrients i les interaccions amb altres poblacions (predació i competició, principalment).

 

3. Què és la biodiversitat?

 

La biodiversitat és la totalitat dels gens, les espècies i els ecosistemes d´una regió. El nivell de contaminació i pobresa mediambiental s´avalua segons el nivell de complexitat de l´ecosistema; així, una gran biodiversitat implica un medi poc contaminat i molt complexe. Un exemple el constitueixen els cultius. Un cultiu és un ecosistema format per una única espècie vegetal i molt poques espècies més. Per tant, el nivell de biodiversitat és molt baix, ja que l´ecosistema és molt simple. La pobresa en diversitat d´organismes és deguda a la incorporació antropogènica d´agents fungicides, plaguicides, etc., que promouen el creixement d´una única espècie. Per tant, aquest ecosistema es troba molt contaminat.

La biodiversitat correspon a la relació (nombre d´espècies) / (nombre d´individus)

Podem emprar alguns organismes com a indicadors de la biodiversitat. Aquests han de complir els següents requisits:

-Molt sensibles als petits canvis per causa antropogènica.

-Gran distribució geogràfica, per tal que tingui una àmplia gamma d´aplicacions.

-Independents de la mida de la mostra.