Ecología

Las interacciones más intensas entre organismos se dan en el parasitismo y la simbiosis. El hospedador es mucho mayor que el parásito o simbionte, que la amyoria de las veces son microorganismos, y constituye su medio ambiente.

Los parásitos obtienen energía del hospedador, pero no lo matan, lo debilitan. La mayoría de los animales viven cargados de parásitos y entre unos y otros se han desarrollado ciertas adaptaciones mutuas, de manera que su interacción tiende a un equilibrio en el que no se produce la extinción de ninguno de ellos.

Cuanto más antiguo en el tiempo es este sistema parásito-hospedador, menos síntomas perjudiciales presenta este último y esta interrelación puede llegar a evolucionar hasta un comensalismo o hasta una simbiosis. En algunas ocasiones el hospedador no solo no presenta ningún daño aparente, sino que es precisamente el parásito quien lo sufre.

Los parásitos se caracterizan por una actitud más bien pasiva, y tanto la morfología como el ciclo de la vida muestran grandes modificaciones como resultado de la evolución de un ecosistema tan particular.

Los ejemplos de interacción y coevolución más sofisticados los encontramos entre aquellos organismos que viven en simbiosis . De la relación trófica del comensal se llega a pasar a una explotación del simbionte.

La simbiosis es un fenómeno muy frecuente en aquellos animales que obtienen su alimento directamente del reino vegetal. Al no poseer la mayoría de ellos enzimas adecuadas para desdoblar ciertos polisacáridos que constituyen las membranas celulares de las plantas, tienen que recurrir al auxilio de microorganismos simbiontes que realizan esa labor en el tubo digestivo. Este tipo de simbiosis es necesario también para los animales hematófagos y para otros muchos a los que favorece mediante la síntesis de vitaminas u otros compuestos a cambio de compartir la papilla digestiva.

En las plantas, las relaciones simbióticas son también importantes. La mayoría presenta en sus raíces complicadas asociaciones con hongos que facilitan las conexiones entre las raíces y el transporte de agua a cambio de un poco de los productos elaborados de la planta. Muchas otras plantas presentan asociaciones con organismos procariotas capaces de asimilar nitrógeno atmosférico, sobre todo en suelos pobres en nitratos, bien en relación directa con el organismo o bien a través de hongos simbiontes.

LOS ARRECIFES DE CORAL:

Uno de los ecosistemas más interesantes que existen en la naturaleza es sin duda el de los arrecifes coralinos que se encuentran en los mares tropicales. Los arrecifes coralinos presentan una riqueza de organismos de todo tipo que, en principio, se pensó que se alimentaban gracias a las capturas de plancton que realizaban los pópilos por la noche.

Los estudios realizados por Odum vinieron a demostrar que la mayor parte de la producción primaria del mismo provenía de unas algas simbiontes en el interior de los pólipos. Posteriores estudios confirmaron que este tipo de algas realizaban una transferencia directa del material orgánico que sintetizaban a la estructura de los pólipos, manteniendo de está forma el consumo energético de los ecosistemas.

Se habla de comensalismo cuando un organismo aprovecha el sobrante de la comida del patrón u hospedador, así como las mudas, descamaciones, excrementos, secreciones... Todos los animales se ven obligados a compartir su comida o sus provisiones con los comensales. Por ejemplo, en las cavidades de las esponjas se instalan pequeños crustáceos. Igualmete existen pequeños cangrejos que viven en la cavidad branquial de algunos lamelibranquios. En los hormigueros viven 2000 especies de mirmecófilos (asiduos a las hormigas, en gran parte coleópteros) de los que muchos son comensales aunque otros son depredadores y parásitos. Igualmente, los nidos de las aves y las madrigueras de los mamíferos albergan un importante número de comensales, en su mayoría saprófagos (sapro = prodigo; fago = comer)

A veces, en la utilización de los residuos se puede ver una acción beneficiosa para el patrón, con lo que el comensalismo se acerca a la simbiosis, y si la asociación no es íntima, se habla de mutualismo. La función más frecuente en un comensal en favor del hospedador es la de limpiador. Los ejemplos más interesantes que descubren una prolongada coevolución se dan en el medio marino.

Simultáneamente a la evolución de la función limpiadora se han debido desarrollar caracteres con los que los limpiadores son reconocidos como tales y no son agredidos.

Otras veces, la relación puede ser perjudicial para el patrón, como es el caso de los piojos. Vemos que la distinción entre comensal y parásito es difícil. Igualmente, en el tubo digestivo de la mayoria de los animales se encuentran diferentes tipos de comensales; algunos pueden llegar a ser perjudiciales, se habla entoces de parásitos, mientras que otros se intercalan en el metabolismo del patrón con efectos beneficiosos y se consideran simbiontes, siendo mutuos los efectos beneficiosos.

Los estudios experimentales ponen de manifiesto que en un ambiente heterogéneo o con inmigraciones repetidas son posibles los ciclos de Lotka-Volterra. También es de esperar que la seleción natural actúe aumentando simultáneamente la eficiencia del depredador en la captura de la presa y de la presa para escaparse del depredador. El efecto de la acción recíproca depredador-presa diferirá según el tiempo que hayan estado coexistiendo. Se entiende por coevolución la evolución simultanea de dos o más especies muy relacionadas ecológicamente, pero entre las que no existe ningun intercambio de genes. Ajustes evolutivos simultáneos llevan por regla generala un equilibrio dinámico de las poblaciones del depredador y la presa, en el que se reduce a un mínimo el trastorno del sistema, manteniéndose el stau quo de las poblaciones que lo integran.

Algunos aspectos muy conocidos de la coloración animal se han producido a través de la selección natural en respuesta a la interacción depredador-presa.

Las presas adquieren coloraciones y formas crípticas de manera que se parecen a algun objeto o fondo inanimado. En cambio, los animales tóxicos o repugnantes se revisten de colores vistosos y contratados como negro y amarillo para que entre sus depredadores temporales aprendan enseguida a conocerlos y no se equivoquen en otra ocasión. Estos colores se denominan aposemáticas. Si varias de estas espieces desagradables toman coloraciones más o menos iguales, entonces el depredador matará unos cuantos individuos de entre todos antes de aprender a reconocerles como no gratos.

Las coloraciones que imitan las de otras especies se denominan miméticas.

Todos los mecanismos de defensa de las plantas y animales pueden considerarse producidos por la presión de selección debida a la depredación. Pero también a veces se desarrolla "inmunidad" ante las defensas.

Los ejemplos más típicos de coevolución son los de los animales que se alimentan de néctar o polen y son además vectores de polinización.

En condiciones naturales los sistemas son tan complejos que aún no se ha podido desentrañar un ciclo depredadro-presa modélico.

Una de las oscilaciones periódicas naturales más conocidas es el ciclo de nueve a diez años de abundancia y escasez de la liebre ártica y el lince de Canadá, donde al máximo de la población de liebres le sigue un máximo de la linces con un desfase de un año. Al observar que en algunas islas en las que no habís linces las liebres presentaban ciclos idénticos de nueve a diez años, parece deducirse que si bien la abundancia del lince depende de la liebre, la de la liebre debe fluctuar por cusas distintas de la depredación.

Otro par de especies, la zorra colorada y la marta, muestran ciclos de cuatro años en las regiones árticas donde se alimentan de ratones, pero más al sur, donde su dieta es la liebre, los ciclos son de nueve a diez años, debido a diferencias en el crecimiento de la población presa. Dicho crecimiento va muy ligado a la disponibilidad y calidad del alimento. Muchos son los animales que presentan ciclos que se deben solo parcialmente a interacciones de tipo Lotka-Volterra.

Sin embargo, son numerosos los ejemplos de ruptura de relaciones predador-presa que demuestran el control de los depredadores sobre las presas.

De los modelos del sistema depredador-presa salió la idea de "lucha o control biológico" contra las plagas, que consiste en utilizar un depredador de una especie que resulta indeseable, con la esperanza de aniquilar o reducir las poblaciones de plaga. En algunos casos se ha obtenido un gran éxito. Sin embargo, en condiciones naturales, estos sistemas depredador-presa son parte de sistemas complejos y el desenlace es difícil de predecir. Parece que el control biológico tiene éxito en ecosistemas simples con pocas interrelaciones y clima estables e interesa también que el depredador introducido pueda desarrollar una fertilidad y una capacidad de dispersión elevadas, pero su aplicación en sistemas más complejos no es segura.

La depredación consiste en la explotación de una población, por una población de otra especie, que obtiene así el alimento. Los depredadores consumen su presa o una cantidad suficiente como para eliminarla.

Consediremos el sistema depredador-presa formado por dos únicas especies, de las que una se come a la otra. Prescindiendo de todas las demás interacciones que pueda presentar con otros elementos de su ambiente. El sistema es feed-back o circuito recurrente: el efecto de una causa repercute sobre la propia causa produciendo otro efecto. Este proceso implica una serie de oscilaciones del tamaño de las poblaciones, desfasada una de la otra, que se repiten periódicamente. Al introducir la población depredadora se regula la población de presa, estabilizandose.

Una formulación que describa la interacción depredador-presa tiene un enorme interés aplicado sobre todo en los problemas de caza, pesca y control de plagas. Por ello en 1925 Lotka y en 1926 Volterra, formularón una dinámica de dos poblaciones que se influían mutuamente; concretamente la relación depredador-presa y la de dos especies compitiendo por los mismos recursos. Estas formulaciones, con más o menos modificaciones, son las que prevalecen hoy en día, no habiéndose progresado mucho más en los modelos de dinámica de especies interactuantes.

El modelo de la relación depredador-presa de Lotka-Volterra se fundamenta en dos sencillas proposiciones:

1) La tasa de aumento del depredador es directamente proporcional al número de presas.

2) La mortalidad de la presa es directamente proporcional a la abundancia de depredadores.

El poder de aumento de las poblaciones debido a la capacidad de producción de los organismos es enorme. Incluso teniendo en cuenta la mortalidad, la tasa de aumento o parámetro de Malthus. Darwin especuló con que un solo par de elefantes tendría 19 millones de descendientes en solo 750 años.

Es evidente que esto no ocurre en la Naturaleza salvo en el caso de una población recién introducida en un biotopo (espacio caracterizado por un sustrato material y ciertos factores fisicoquímicos, que constituye el soporte fisico de un ecosistema) nuevo sin competencia ni depredadores o parásitos, con alimentos y espacio abundantes.

En condiciones ideales, conseguidas en un laboratorio, las poblaciones crecen en progresión geométrica. Este crecimiento no puede durar, y los cultivos en el laboratorio y los biotopos naturales explotables tienen un límite: el espacio. Muchas poblaciones crecen según una curva de crecimiento en forma de S. Es decir, la población crece de forma exponencial hasta un cierto punto en qeu no crece más debido a la limitación de alimento, de espacio, o de ambos. Las poblaciones dentro de su ambiente tienden a alcanzar un estado estacionario y mantener una determinada densidad de población. Esta no es constante en un sentido estricto, sino que fluctúa más o menos alrededor de un valor medio. En algunas poblaciones las desviaciones son mínimas, pero en otras pueden ser muy acusadas, pasando por períodos que se acercan a la extinción, pero siempre quedando un número suficiente de jóvenes o gérmenes para perpetuar la población.

¿Cómo regulan las poblaciones su crecimiento para evitar que el tamaño de la población sobrepase el suministro de energía y espacio disponible requeridos para la supervivencia de la misma? En condiciones naturales hay dos tipos extremos de respuestas:

- Poblaciones de tasas muy elevadas de crecimiento que se hacen muy abundantes en condiciones propicias, pero son diezmadas por los factores climáticos. A veces realizan emigraciones masivas en busca de condiciones apropiadas.

- Poblaciones de crecimiento lento que se encuentran en ecosistemas más complejos y presentan una densidad de población más o menos constante, regulando su fertilidad en función del alimento disponible, función a su vez de la densidad de población. La mayoría presentan estructuras jerárquicas y territoriales y están reguladas por complicadas interrelaciones con otras poblaciones de competidores, depredadores o parásitos que conviven con ellas en el ecosistema.