1. Concepto de biodiversidad
La definición de biodiversidad adoptada en la Cumbre de la Tierra celebrada en Río de Janeiro en 1992 considera que la diversidad biológica incluye la diversidad genética, la diversidad de especies y la diversidad ecológica.
1. Diversidad
genética. Comprende la variedad de genes presentes en una
misma especie.
Las dos fuentes principales de
variabilidad genética:
Mutaciones: cambio en la información hereditaria.
Según la extensión del material genético
afectado se distinguen los siguientes tipos de mutaciones:
1) Génicas
2) Cromosómicas
3) Genómica
Recombinación genética.
Se estima (mide) mediante:
1.la diversidad de fenotipos: Diferencia
anatómica…
2.el índice de heterocigosis: Mide el
número de heterocigotos respecto al total de individuos.
3.la diversidad de alelos: Análisis del
ADN.
4.el índice de polimorfismo: Pequeñas
secuencias de ADN.
2. Diversidad de especies. La
diversidad de especies se refiere al número de especies que conforman la
biosfera.
Especie: Conjunto
de individuos que pueden reproducirse entre sí dando descendencia fértil.
Las causas de la diversidad es la especiación.
Especiación:
Proceso mediante el cual una población de una determinada especie da lugar a
otra u otras especies. A lo largo de 3.800 millones de años, ha dado origen a
una enorme diversidad de organismos.
Tipos de especiación:
1. alopátrica
2. simpátrica
La especiación alopátrica se
da cuando una barrera geográfica impide que grupos de la misma población puedan
reproducirse entre sí. Tiene lugar en varias etapas:
1. Dos o más grupos
de una misma población quedan separados por una barrera física.
2. Al ser las
condiciones ambientales diferentes, con el tiempo cada grupo desarrollará
diferentes características.
3. Estas
diferencias se irán acumulando ante la imposibilidad de intercambiar
información genética.
4. Si las barreras desaparecen y estas poblaciones no pueden hibridar se formarán especies diferentes.
La especiación simpátrica es
la interrupción del intercambio de genes en el seno de una población debido a
algún factor que dificulte o impida la viabilidad del cruzamiento entre dos o
más grupos de individuos.
Se produce por aislamiento reproductivo,
que puede tener lugar de dos formas:
❚ Antes de la fecundación.
❚ Después de la fecundación.
La especiación simpátrica. Se
produce por aislamiento reproductivo:
❚ Antes de la fecundación:
Por especialización de cada grupo en un
hábitat diferente (aislamiento ecológico)
Aparición de variantes en los órganos
sexuales que impiden la fecundación (aislamiento mecánico)
Por la incompatibilidad de los gametos
(aislamiento gamético)
Por la diferencia de comportamiento
entre los grupos (aislamiento etológico)
Por la distinta época de madurez sexual (aislamiento estacional).
La especiación simpátrica. Se
produce por aislamiento reproductivo:
❚ Después de la fecundación:
Ocurre cuando la descendencia no es
viable o no es fértil. Esto puede deberse a la inviabilidad de los híbridos o a
la esterilidad de los híbridos
Se estima (mide) la diversidad de
especies mediante:
1. los
índices de riqueza específica: Total de sp obtenidas en el censo.
2. los
índices de equitabilidad:
Ø
Índice de diversidad de Simpson ( índice de dominancia)
Ø
3. Diversidad ecológica. Corresponde a la variedad de comunidades y de las relaciones que establecen entre sí y con el ambiente en el que se desarrollan.
Causas
de la diversidad ecológica:
1.
Relación entre s.v. y medio ambiente.
Ø Sp estenoicas: Margen de tolerancia estrecho.
Ø Sp eurioicas: Tolerancia de rango mayor.
2. Relación de los s.v. entre sí.
Ø Intraespecífica:
Individuos de la misma sp. (competencia o cooperación)
Ø Interespecífica:
Individuos de distinta sp.
Causas de la diversidad ecológica:
3. Cambios de los ecosistemas en el tiempo.
Ø Cambios ciclicos. (migración)
Ø Fluctuaciones. (recursos)
Ø Sucesiones. (sustitución)
Se
estima (mide) la diversidad ecológica
mediante:
Diversidad alfa:
riqueza de un ecosistema.
Diversidad beta:
la variación en el número de especies que se produce entre un hábitat y otro.
Sustitución de sp.
Diversidad gamma:
es el número total de especies observadas en todos los hábitats de una
determinada región.
2Origen de la biodiversidad
La historia de diversidad biológica se
inicia con el origen de la vida.
Diferentes hipótesis tratan de explicar el origen de los organismos unicelulares de los que proviene la actual diversidad biológica.
Entre ellas se encuentran:
la panspermia (meteoritos,
cometas)
La panspermia es una hipótesis
que propone que la vida puede tener su origen en cualquier parte del universo,
y no procede directa ni exclusivamente de la Tierra,
que probablemente la vida en la Tierra proviene del exterior y que los primeros
seres vivos habrían llegado posiblemente en meteoritos o cometas desde
el espacio a la Tierra.
Esta hipótesis ha
cobrado fuerza al confirmarse la existencia de materia orgánica,
fundamentalmente carbono,
en algunos meteoritos o cometas.
Hay que recalcar que, actualmente,
no hay ninguna evidencia de la existencia de vida fuera de la Tierra.
las hipótesis abiogénicas (Oparin y Miller)
Teoría de la sopa o caldo
primordial
Esta teoría fue propuesta, de forma
independiente, por el ruso Alexander Oparin y el inglés Jonh
Haldane en 1923.
En un principio, cuando se formó la
Tierra hace unos 45000 millones de años, nuestro planeta era una enorme bola de
fuego en la que los elementos se fueron agrupando según su densidad,
depositándose los más densos en el interior, formando el núcleo,
y los más ligeros, en el exterior, rodeando la parte sólida.
Oparin y Haldane propusieron
que la atmósfera primitiva no era como la actual. No tenía oxígeno,
y estaba formada por gases como metano, amoniaco, hidrógeno, y vapor
de agua.
Las intensas radiaciones ultravioletas
procedentes del Sol, junto la energía eléctrica proveniente de fuertes
tormentas y las lluvias torrenciales que se produjeron, hicieron que estos
gases reaccionaran entre sí originando moléculas sencillas que se depositaron
en las aguas poco profundas de los primeros mares que se estaban formando.
Esos mares primitivos, todavía muy
calientes, permitieron que las moléculas siguieran reaccionando apareciendo
moléculas más complejas. Oparin llamó a estos mares cargados de moléculas,
el caldo primitivo o sopa primordial. Algunas de estas moléculas
se asociaron formando esferas llamadas coacervados.
Seguían formándose coacervados hasta que
surgió una molécula, posiblemente un ácido nucleico, que fue
capaz de crear copias de sí misma. Los coacervados que tenían esta molécula se
fueron aislando del medio evitando reaccionar con otras moléculas, hasta que
comenzaron a intercambiar materia y energía con el medio. Se habían originado
las células primitivas.
De este modo surgieron, hace más de 3500
millones de años las bacterias anaerobias, las primeras células, que no
utilizaban el oxígeno para
respirar.
Hace unos 2000 millones de años
surgieron, a partir de las procariotas, las células eucariotas. Las
células eucariotas son mucho más complejas y de ellas surgieron, por evolución,
los seres pluricelulares.
Todavía sigue el proceso de evolución biológica, que hace que surjan
seres vivos más complejos a partir de otros más sencillos, y es la causa de
la biodiversidad.
Actualmente se cree que la primitiva
atmósfera tenía mucho dióxido de carbono y nitrógeno, debido a la intensa
actividad volcánica.
Experimiento
de Miller y Urey
Miller y Urey, en 1953,
diseñaron un experimento que trataba de comprobar lo propuesto por Oparin y
Haldane. Trataron de simular las condiciones ambientales de la Tierra cuando se
originó la vida. Hicieron circular durante una semana gases como los que
constituían la atmósfera terrestre
en un circuito en el recibían una descarga eléctrica similar a la de un
relámpago. Como resultado, obtuvieron aminoácidos y
otras moléculas orgánicas, lo que confirmaría la hipótesis de Oparin y Haldane.
Hipótesis abiogénicas (Oparin y Miller)
Video: El Experimento De Miller-Urey
Teoría
de las fuentes hidrotermales
Otra teoría dice que la
vida pudo surgir en las fuentes
hidrotermales. Los humeros o surgencias hidrotermales están
habitados por organismos como gusanos y bacterias, cuya fuente de
energía no es la luz solar, sino los compuestos de azufre emitidos por estas
grietas asociadas a las dorsales oceánicas.
Las fuentes
hidrotermales podrían haber aportado la energía y nutrientes necesarios
para que surgiera la vida.
Se cree que en las
fuentes hidrotermales había metano, ácido
sulfhídrico y hierro, y surgieron bacterias que se alimentarían de
estos compuestos y son resistentes a estas temperaturas.
Hoy en día, la aparición de las células eucariotas se explica por la teoría endosimbiótica propuesta por Lynn Margulis.
Teoría endosimbiótica
La evolución de los seres vivos es un hecho aceptado por la comunidad científica que se apoya en numerosas evidencias basadas no solo en la observación, sino también en la experimentación y la predicción:
Ø Registro
fósil
Ø Anatomía
comparada (órganos homólogos y análogos)
Ø Órganos
vestigiales (reducidos)
Ø Embriología
(drllo embrionario)
Ø Biogeografía
(distribución sp)
Ø Biología
molecular (similitud bqca)
Ø Genética
molecular(secuencia ADN)
3.
Teorías explicativas de la
evolución
El
lamarckismo se basaba en tres
principios:
1- Tendencia a la complejidad de los seres
vivos.
2-
La necesidad provoca la aparición de nuevos órganos.
3- Los caracteres adquiridos durante la vida de un individuo se transmiten a la descendencia.
El darwinismo se basa en:
1- La elevada capacidad reproductora de los seres
vivos.
2-
La variabilidad de la descendencia.
3-
Los mecanismos de selección natural.
Neodarwinismo.
La evolución se debería a la suma gradual de pequeñas mutaciones favorecidas
por la selección natural, que se transmitirían a la descendencia.
Neutralismo. Afirma que la selección natural actúa por puro azar de modo neutro sobre las variaciones genéticas, ya que los sucesivos mutantes no ofrecen ventajas adaptativas.
Equilibrio puntuado.
Sostiene que la evolución se produce a saltos, es decir, que hay largos
períodos de estabilidad durante los que las especies están en equilibrio y no
sufren cambios, y períodos durante los que aparecen numerosas especies en un
plazo de tiempo relativamente corto en términos evolutivos.
Teoría evo-devo.
Propone que cambios en grupos muy reducidos de genes, conocidos como «caja de
herramientas genética», serían responsables de algunas de las grandes
innovaciones evolutivas que han dado lugar a nuevos grupos de organismos.
Eco-evo-devo. Esta
teoría supone una ampliación de la teoría evo-devo, puesto que incorpora los
factores ambientales a los factores causantes del cambio evolutivo.
La microevolución se
produce en el seno de una población y en pocas generaciones. Las causas de la
microevolución serían la mutación, la reproducción sexual, la deriva genética o
un cambio aleatorio en la frecuencia génica de los alelos y el flujo genético
por migración. La selección natural actuaría sobre las poblaciones que han
sufrido estos cambios y originaría la especiación o la extinción de
determinadas poblaciones.
La macroevolución se
produce a gran escala y abarca largos períodos de tiempo y grandes procesos de
transformación. Estos procesos ocurrirían por cambios epigenéticos en la
regulación génica y por remodelación de los genes Hox durante el desarrollo de
los organismos más que por mutaciones puntuales de los genes. Esto permitiría grandes
cambios que afectan simultáneamente a diferentes estructuras del cuerpo dando
lugar a procesos de especiación rápida ocurridos en determinados períodos de
tiempo.
4.
La distribución de los seres vivos
En la distribución geográfica de las
especies influyen tanto factores ambientales como biológicos.
Factores ambientales
• Clima.
• Latitud
• Altitud
• Relieve.
• pH
• Salinidad
• Barreras
geográficas.
Factores biológicos
• Adaptaciones: Relaciones interespecíficas
v Luz
v Temperatura. PLANTAS
v Humedad
v Luz
v Temperatura
v Medio
terrestre: gravedad, agua . ANIMALES
v Medio
acuático
Especie
endémica Es una especie cuya distribución está limitada a un ámbito geográfico
reducido. Algunos ejemplos son: la cabra
montés y
el sapillo pintojo ibérico
5. Patrones
de distribución de los seres vivos
Los biomas
son grandes regiones de la Tierra definidas por sus características climáticas,
su vegetación y por las especies animales que predominan.
Biomas terrestres
6. Regiones
biogeográficas
Son grandes zonas de la Tierra que se han definido con el fin no solo de describir y delimitar zonas de flora y fauna con características similares, sino también de intentar comprender su historia.
7. Especies
representativas de la península ibérica, Islas Baleares y Canarias
Ecosistemas acuáticos
Humedales. Incluyen lagos, lagunas, embalses, albuferas,
marismas y deltas.
Ríos. La vegetación acompañante está formada por bosque de ribera o bosque
galería. En la región mediterránea, en riberas de territorios áridos y
semiáridos, se desarrollan los tarayales.
Ecosistemas marinos. Donde plantas marinas, invertebrados y vertebrados.
Ecosistemas terrestres
En la
península ibérica se diferencian dos zonas biogeográficas:
1. la región atlántica
2. la región
mediterránea,
Ambas con una
gran variedad de ecosistemas.
8. Conservación de la biodiversidad
Importancia de la biodiversidad
Desde una perspectiva humana, la importancia de la biodiversidad puede analizarse bajo tres aspectos.
Ecológico. La pérdida de cualquier elemento de un ecosistema
puede tener consecuencias de gran alcance, por lo que cuanto mayor sea la
biodiversidad, mayor resistencia tendrá un ecosistema a los cambios
ambientales.
Económico. Desde el punto de vista económico, la biodiversidad
nos provee a los humanos de numerosos recursos naturales: alimentación,
medicamentos e industria.
Científico. El estudio de la biodiversidad es la base para la
comprensión del proceso evolutivo y ayuda a comprender determinados procesos
metabólicos o averiguar las causas de algunas enfermedades.
Amenazas de la biodiversidad
Factores más
importantes que causan pérdida de biodiversidad:
1.
Introducción de especies invasoras.
Especies
invasoras: Son organismos introducidos en lugares distintos de su distribución
natural que pueden extinguir las poblaciones autóctonas por predación, competir
con ellas por los recursos, o bien hibridar amenazando los endemismos y la
biodiversidad autóctona.
2. Alteración
o destrucción de hábitats: Puede causar la pérdida de poblaciones enteras o su
asilamiento en pequeños grupos incapaces de mantener la tasa mínima de
renovación de la población.
3.
La
sobreexplotación:
El abuso en la
explotación de recursos naturales de origen biológico con diferentes usos ha
dado lugar a una disminución de las poblaciones hasta unos niveles críticos
para garantizar la supervivencia de la especie, lo que en algunos casos ha
culminado con su extinción.
4.
La
contaminación:
La
contaminación procedente de los residuos producidos por la actividad humana
(gases, plaguicidas, abonos, vertidos domésticos e industriales, etc.) ponen en
riesgo la supervivencia de muchas especies por intoxicación, envenenamiento o
disminución del número de presas disponibles. La contaminación de las aguas
puede conducir a la eutrofización (acumulación de nutrientes) que tiene como
consecuencia un rápido crecimiento de algas, enturbiamiento del agua y
agotamiento del oxígeno, imposibilitando la vida de muchas especies.
Medidas para conservar la biodiversidad
•
Ordenación del
territorio para favorecer el uso sostenible del suelo.
•
Reintroducción
de especies autóctonas.
•
Prevención de
la deforestación.
•
Establecimiento
de corredores ecológicos entre hábitats fragmentados.
•
Respeto de los
ciclos biológicos para la recuperación de las especies.
•
Reducción de
la contaminación.
•
Control de las
especies invasoras.
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