domingo, 31 de mayo de 2015

Los seres vivos y las condiciones de su entorno

Los organismos no vivimos aislados de lo que nos rodea. Nuestro medio nos afecta directa o indirectamente, condicionando nuestras posibilidades de sobrevivir. Las características ambientales que influyen sobre los seres vivos, provocando en ellos respuestas adaptativas, se denominan factores ambientales.

Cada tipo de organismo tiene unas ciertas preferencias ambientales. Podemos encontrarnos animales que viven perfectamente en ambientes cálidos, pero que no sobreviven por debajo de ciertas temperaturas, o peces que necesitan agua salada para sobrevivir, sin poder hacerlo en el agua dulce. Lo normal es que cada especie soporte un determinado rango de variación de las condiciones ambientales. Que vivan, por ejemplo, por encima de una cierta temperatura mínima y soporten hasta un valor máximo. En ese caso, los valores del factor ambiental que impiden la supervivencia de los organismos de una especie constituyen su zona de intolerancia. Dentro del rango de variación que toleran los organismos, algunos valores permiten su máximo desarrollo, por lo que se denominan zona óptima.

Los organismos tienden a colonizar los medios en las que sus condiciones de supervivencia son óptimas. En las zonas de intolerancia, o en las que tienen condiciones subóptimas, las probabilidades que tienen los individuos de no sobrevivir son elevadas, es decir, sufren una considerable presión selectiva.

Cada especie tiene diferentes rangos de tolerancia para los distintos factores ambientales que les afectan, es decir, pueden soportar mayores o menores variaciones de los factores ambientales. Las que se adaptan a grandes variaciones de un factor ambiental se denominan especies eurioicas, mientras que las que solo soportan pequeñas variaciones del factor se denominan estenoicas. Una especie puede ser estenoica para un factor y eurioica para otros, es decir, puede depender, por ejemplo, de que su entorno tenga una humedad ambiental concreta, pero adaptarse bien a cambios de temperatura. Para describir estas características de las especies las describimos utilizando los prefijos euri- y esteno- seguidos del nombre del factor ambiental al que se refiere la descripción. Así, una especie que solo soporta pequeñas variaciones en la humedad es estenohidra, mientras que una que puede adaptarse a grandes cambios de temperatura es euriterma.

Los factores ambientales que más afectan a los seres vivos son, en general, los climáticos, los hidrológicos y los que guardan relación con el suelo en el que viven (edáficos).

Temperatura

La temperatura del medio en el que viven los organismos puede presentar una gran variación en nuestro planeta, mayor en el medio terrestre que en el acuático debido al elevado calor específico del agua: en el medio terrestre podemos encontrar temperaturas que van desde los -60ºC hasta los 60ºC, mientras que en el medio acuático la temperatura oscila entre -2ºC y unos 50ºC.

La mayoría de los seres vivos está limitada, precisamente, a un rango de temperaturas que va desde los -2ºC a los 50ºC. Por debajo de los dos grados bajo cero el agua presente en el interior de sus células se congela, a pesar de las sustancias que se encuentran disueltas en ella, mientras que por encima de los 50ºC las proteínas pierden su forma tridimensional (se desnaturalizan) y con ello dejan de poder realizar sus funciones.

Existen algunas excepciones a estos límites, como ciertas bacterias (termófilas) que son capaces de sobrevivir por encima de los 85º C, en zonas de afloramiento de agua caliente procedentes del contacto con magmas, mientras que otras son capaces de soportar temperaturas en torno a los -30ºC.

Muchos organismos presentan características específicas que les permiten adaptarse a vivir en ciertas temperaturas. Las plantas adaptadas a las bajas temperaturas presentan formas redondeadas y pequeño tamaño, formando en ocasiones tapices vegetales que crean un microclima, lo que reduce su enfriamiento. La pérdida de las hojas durante las estaciones frías o la producción de sustancias anticongelantes también permiten a las plantas soportar los climas fríos.

Las temperaturas altas suelen ir asociadas a grandes pérdidas de agua por evaporación, por lo que las características de las plantas les permiten, sobre todo, evitar la deshidratación, ya que esta supone mayores problemas para ellas. En cualquier caso, la presencia de escamas, pelos o ceras que hacen a las hojas reflectantes, o la capacidad de mover las hojas (nastias) para evitar la luz incidente directa pueden considerarse adaptaciones a las altas temperaturas.

La principal adaptación de los animales a la temperatura es la capacidad de mantener constante la temperatura interna de su cuerpo, lo que se consigue de dos formas totalmente diferentes. Los ectotermos aprovechan la energía externa para conservar la temperatura del interior de su cuerpo, lo que logran modificando su actividad física a lo largo del día. Por el contrario, los animales endotermos consiguen mantener la temperatura de su cuerpo redistribuyendo el calor que se produce en su metabolismo interno. Para ello utilizan sus sistemas circulatorios para distribuir el calor por todo su cuerpo y el sudor para eliminar su exceso.

Otras adaptaciones animales a la temperatura son, por ejemplo, el desarrollo de estructuras aislantes, como almohadillas plantares que impiden la pérdida de calor a través del suelo, o el pelaje de invierno, que puede perderse en verano. En otros casos los animales modifican la actividad, como lo hacen los animales que hibernan (duermen durante el invierno) o estivan (duermen durante el verano), o cambian temporalmente su hábitat migrando.

Algunas adaptaciones a la temperatura son tan habituales, incluso entre grupos animales diferentes, que se consideran "reglas ecológicas", es decir, que se entienden como características generales o adaptaciones casi universales a unas condiciones u otras. Entre esas reglas ecológicas pueden citarse las siguientes:
  • La "regla de Bergmann" es la tendencia al aumento de tamaño medio (o de masa corporal) de las poblaciones de una especie, o de las especies dentro de un taxón, al aumentar la altitud o la latitud.
  • La "regla de Allen" afirma que dentro de taxones pequeños de vertebrados endotermos, los de ambientes cálidos tienden a tener apéndices (patas y orejas) más largos.
Estas adaptaciones suelen aparecer juntas, dando lugar a conjuntos de características que se denominan "síndromes de adaptación".


Agua

La humedad relativa, es decir, la proporción de agua en el ambiente respecto a la máxima cantidad de agua que podría haber en esas condiciones, influye enormemente sobre la capacidad de supervivencia de los organismos: todos los organismos pierden agua a través de la superficie de su cuerpo, y esa pérdida de agua es mayor cuanto más baja es la humedad relativa.

Muchos organismos son capaces de sobrevivir con una humedad relativa del 100%, pero no hay ninguno que pueda hacerlo si el ambiente es totalmente seco. En función de su necesidad de agua los seres vivos se clasifican en acuáticos, que precisan vivir dentro del agua, higrófilos, que necesitan ambientes muy húmedos, mesófilos, que tienen necesidades moderadas de agua y xerófilos, que soportan ambientes muy secos.

Los organismos se adaptan a la falta de humedad mediante el desarrollo de cubiertas aislantes (ceras en los vegetales, cubiertas de quitina o capas de moco que rodean al cuerpo en los animales), mediante la reducción de la superficie expuesta a la evaporación (transformación de hojas en espinas). También existen adaptaciones fisiológicas, es decir, modificación de la actividad del organismo en función de las condiciones del medio, como la limitación de floración y crecimiento de las plantas a los periodos lluviosos, o las migraciones en los animales.

Luz

La luz proporciona, en último término, toda la energía que utilizan los organismos. Hay dos características variables de la luz que afectan a los seres vivos: su intensidad y sus variaciones cíclicas.

En cuanto a la intensidad, muchos animales y plantas están adaptados a vivir en condiciones de escasez de luz. En las plantas las adaptaciones fundamentales son el aumento del tamaño de las hojas y el color oscuro, debido a la elevada concentración de pigmentos en ellas. En los animales las adaptaciones a la escasez de luz incluyen ojos de gran tamaño con pupilas muy grandes para permitir la entrada de toda la luz posible y sistemas de ecolocación para poder moverse guiándose por el oído. Algunos, incluso, se adaptan a vivir en oscuridad total, produciendo su propia luz o volviéndose totalmente ciegos.


La intensidad de luz y el tiempo que dura esta en el ambiente cambian periódicamente, tanto a lo largo del día como a lo largo del año.

El cambio de día a la noche afecta en gran medida a los organismos, haciendo que cambien su actividad. No solo existen animales de hábitos diurnos o nocturnos, sino que también las plantas pueden modificar su actividad en función de la cantidad de luz, por ejemplo abriendo o cerrando sus flores.

La duración del tiempo de luz en un día recibe el nombre de fotoperiodo, y es una característica ecológica que condiciona muchas de las actividades de plantas y animales, como la producción de flores, la caída de las hojas, la entrada o salida del letargo, la muda de piel o plumas, la reproducción o las migraciones.

Los biotopos

Un biotopo es un área de condiciones ambientales uniformes que proporciona un espacio vital a un conjunto de seres vivos. Los diferentes biotopos se caracterizan porque en cada uno de ellos se da una combinación concreta de factores ambientales, que actúan conjuntamente sobre los organismos que los ocupan. Los seres vivos se adaptan globalmente al conjunto de condiciones que se presentan en el biotopo en el que viven.

Existen dos grandes grupos de biotopos: los medios acuáticos y los terrestres. En los medios acuáticos los organismos viven flotando, en el seno del agua o descansando sobre el fondo. La humedad relativa es del 100% y las temperaturas varían poco y cuando cambian lo hacen lentamente debido al elevado calor específico del agua. Los factores ecológicos que más importancia tienen sobre los seres vivos son la luz, la cantidad de oxígeno, más abundante en aguas frías, y las características químicas del agua como el pH o la salinidad. La luz es intensamente absorbida por el agua, lo que crea una estratificación fundamental en el interior de los medios acuáticos: la parte superior del agua es la zona fótica, donde pueden sobrevivir los organismos fotosintetizadores, mientras que la inferior, la zona afótica, depende ecológicamente de la superior.

En el medio terreste, en cambio, aunque hay algunos organismos que utilizan el aire como medio de desplazamiento todos los seres vivos reposan, durante la mayor parte del tiempo, sobre la superficie del suelo. Esto hace que las características ecológicas del medio terrestre dependan de la superficie del terreno, mientras que las del medio acuático dependen del volumen del agua. La cantidad de oxígeno disponible siempre es alta, y los factores ecológicos que afectan a los organismos son, fundamentalmente, la temperatura y la humedad ambiental.

En el medio terrestre la interacción de varios factores ambientales (temperatura, humedad, viento y cantidad de luz) da lugar al clima, un factor ecológico global que afecta y determina la distribución geográfica de los seres vivos, hasta el punto de que el macroclima, es decir, el conjunto de condiciones climáticas que afectan de manera homogénea a amplias regiones de nuestro planeta, es el factor que determina la distribución geográfica de los grandes ecosistemas o biomas.

Pero además el clima también afecta a una escala menor: el microclima, es decir, el conjunto de características climáticas que pueden variar de unas zonas a otras dentro del mismo ecosistema, influye en la distribución de los seres vivos dentro de cada comunidad.

Para los organismos que tienen una mayor relación con el suelo, en especial las plantas y los pequeños animales que viven en su capa superficial (edafón), los factores edáficos, es decir, las características ecológicas del suelo, también tienen un especial interés. Una de las características más influyentes es la composición del suelo, dentro de la cual son variables importantes la cantidad de agua, la concentración de calcio o de nitrógeno y el pH, que condicionan el desarrollo de ciertos tipos de plantas. La otra característica fundamental que afecta a los organismos relacionados con el suelo es su estructura, es decir, su diferenciación en capas con más o menos materia orgánica y el tamaño de las partículas que lo forman, que pueden dejar espacios para ser ocupados  por el agua o el aire.