La ecología de los insectos es el estudio científico de cómo los insectos , individualmente o como comunidad, interactúan con el entornoo ecosistema circundante . [1]
Los insectos juegan un papel importante en la ecología del mundodebido a su gran diversidad de formas, funciones y estilos de vida; su considerable biomasa; y su interacción con la vida vegetal, otros organismos y el medio ambiente. Como son los principales contribuyentes a la biodiversidad en la mayoría de los hábitats, excepto en el mar, desempeñan, por lo tanto, una variedad de funciones ecológicas extremadamente importantes en las muchas funciones de un ecosistema. Tomando el caso del reciclaje de nutrientes ; Los insectos contribuyen a esta función vital degradando o consumiendo hojarasca , madera , carroña y estiércol y dispersando hongos .
Los insectos forman una parte importante de la cadena alimentaria , especialmente para los vertebrados entomófagos , como muchos mamíferos , aves , anfibios y reptiles . Los insectos juegan un papel importante en el mantenimiento de la estructura y composición de la comunidad; en el caso de los animales por transmisión de enfermedades , depredación y parasitismo , y en el caso de las plantas, a través de la fitofagia y por la propagación de las plantas a través de la polinización y la dispersión de semillas . [2] De un antropocéntrico.Punto de vista, los insectos compiten con los humanos; consumen hasta un 10% de los alimentos producidos por el hombre e infectan a uno de cada seis humanos con un patógeno .
Ecología de la comunidad [ editar ]
La ecología comunitaria es el proceso mediante el cual un grupo de organismos que viven en la misma ubicación interactúa. Existe una interacción directa, que toma la forma de simbiosis , competencia y depredación, que son las más fácilmente notables. También hay interacción indirecta, como la reproducción, los patrones de alimentación y la descomposición. [4] Todo organismo que se encuentre en su estado más básico podría ser un consumidor en algunas situaciones y un productor en otras. La culminación de todas estas interacciones es lo que define una comunidad y lo que diferencia a una de otra. Los insectos a menudo desempeñan varios roles en estas comunidades, aunque estos roles varían ampliamente según las especies presentes.
Descomponedores [ editar ]
Los insectos descomponedores son aquellos que se alimentan de cuerpos muertos o podridos de la vida vegetal o animal. Estos insectos se llaman saprófagos [5] y se clasifican en tres categorías principales; los que se alimentan de materia vegetal muerta o moribunda, los que se alimentan de animales muertos (carroña) y los que se alimentan de excrementos (excrementos) de otros animales. A medida que se consumen las plantas muertas, se expone más área de superficie, lo que permite que las plantas se descompongan más rápidamente debido al aumento de microorganismos que se comen la planta. [6] Estos insectos son en gran parte responsables de ayudar a crear una capa de humusen el suelo que proporciona un ambiente ideal para varios hongos, microorganismos y bacterias. Estos organismos producen gran parte del nitrógeno, carbono y minerales que las plantas necesitan para crecer. Los comederos incluyen varios escarabajos, hormigas, ácaros, avispas, larvas demoscas.(gusanos), y otros. Estos insectos ocupan el cuerpo muerto por un corto período de tiempo pero rápidamente consumen y / o entierran el cadáver. Típicamente, algunas especies de moscas son las primeras en comer el cuerpo, pero el orden de los insectos que sigue es predecible y se conoce como la procesión de la fauna. Muchos escarabajos peloteros y moscas de estiércol son atraídos por el olor de las heces de los animales. Los adultos a menudo ponen huevos en excremento fresco y las larvas se alimentan de la materia orgánica. Muchas especies de alimentadores de estiércol han evolucionado, por lo que solo se alimentarán de heces de una especie específica. Incluso hay un tipo de escarabajo que hace que las heces se conviertan en una bola, la empujen en un agujero previamente excavado, coloquen un huevo en ese excremento y luego lo cubran con tierra fresca para proporcionar un vivero perfecto para sus larvas.
Carnívoros [ editar ]
Los insectos carnívoros sobreviven comiendo otros animales vivos, ya sea cazando, chupando sangre o como parásito interno. Estos insectos se clasifican en tres categorías básicas: depredadores, parásitos y parasitoides . Los insectos depredadores suelen ser más grandes, ya que su supervivencia depende de su capacidad para cazar, matar / inmovilizar y comerse a sus presas. [7] Hay varias excepciones a esto, sin embargo, con las hormigassiendo los más notables. Las hormigas y otros insectos de la colonia pueden usar sus números para abrumar a sus presas, incluso si las hormigas son significativamente más pequeñas. A menudo tienen mandíbulas especializadas (partes de la boca) para esta tarea, algunas de ellas causan un dolor insoportable, parálisis o simplemente tienen una fuerza de mordida alta. Sin embargo, los insectos que viven solos deben poder derribar a sus presas de manera confiable y, como tales, han desarrollado una gran cantidad de métodos de caza únicos. Algunos viajan activamente, buscando a sus presas, mientras que otros esperan en una emboscada. Otros pueden liberar sustancias químicas para atraer criaturas específicas y otros aún comerán todo lo que puedan. [8] Los parásitos infestan el cuerpo de la víctima y se lo comen de adentro hacia afuera. La presencia del parásito a menudo no es notada por el huésped ya que la discrepancia de tamaño es típicamente tan vasta. Los parásitos varían ampliamente en la forma en que sobreviven en su huésped, algunos completan su ciclo de vida completo dentro del cuerpo, mientras que otros solo pueden permanecer durante la etapa larvaria. Existe una variación tan grande en la metodología y las especies en parásitos como en cualquier otro tipo de insecto, aunque al principio no lo parezca. Los parásitos más amenazadores para los humanos, sin embargo, son los que viven fuera del huésped y consumen la sangre del huésped. Estas especies transmiten virus, enfermedades e incluso otros parásitos más pequeños al huésped, extendiéndolos a través de las poblaciones de muchos países del tercer mundo con atención médica deficiente. Una subcategoría de parásitos, llamada parasitoides, es uno que se alimenta del cuerpo del anfitrión tanto que el anfitrión finalmente se come. Una especie de avispa, laLa avispa araña paralizará a las arañas antes de traerlas de vuelta a su nido e inyectarlas con una larva de avispa. Las larvas comen su salida, segregando un agente paralizante y adormecedor, hasta que no queda nada de la araña que no sea el exoesqueleto, luego pasan por un metamorfismo y se convierten en una avispa adulta.
Herbívoros [ editar ]
Los herbívoros son insectos que se alimentan de materia vegetal viva o de los productos de una planta. Estos insectos pueden comer partes esenciales de la planta, como las hojas o la savia, o pueden sobrevivir con el polen y el néctar producido por la planta. Los insectos herbívoros a menudo usan señales olfativas o visuales para determinar una planta hospedadora potencial. Una señal visual podría ser simplemente el contorno de un cierto tipo de hoja, o el alto contraste entre los pétalos de una flor y las hojas que la rodean. Estos se asocian típicamente con la señal olfativa que un insecto puede recibir de su comida prevista. El olor olfativo podría ser el aroma del néctar producido por una flor, un cierto químico excretado para repeler a los depredadores no deseados, o la savia expuesta de unCerezo. cualquiera de estos dos sentidos podría ser la fuerza impulsora detrás de un insecto que elige consumir cierta planta, pero es solo después de que toma el primer bocado, y la confirmación de este alimento se hace por su sentido del gusto, lo que realmente alimenta. Una vez que un insecto herbívoro termina de alimentarse de una planta, esperará allí hasta que vuelva a tener hambre o continuará con otra tarea, ya sea para encontrar más comida, una pareja o un refugio. Los insectos herbívoros representan un peligro significativamente mayor para una planta que el simple consumo, ya que se encuentran entre las criaturas portadoras de enfermedades más importantes del mundo de los insectos. Existen numerosas enfermedades, hongos y parásitos que pueden ser transportados por casi cualquier insecto herbívoro, muchos de los cuales son fatales para la planta infectada. Algunas enfermedades incluso producen un olor dulce.
La ecología microbiana (o microbiología ambiental ) es la ecología de los microorganismos : su relación entre sí y con su entorno. Se refiere a los tres dominios principales de la vida: eucariotas , arqueas y bacterias , así como a los virus . [2]
Los microorganismos, por su omnipresencia, impactan a toda la biosfera . La vida microbiana desempeña un papel primordial en la regulación de los sistemas biogeoquímicos en prácticamente todos los entornos de nuestro planeta, incluidos algunos de los más extremos , desde ambientes congelados y lagos ácidos hasta respiraderos hidrotermalesen el fondo de los océanos más profundos, y algunos de los más familiares, como como el intestino delgado humano . [3] [4] Como consecuencia de la magnitud cuantitativa de la vida microbiana (calculada como5,0 × 10 30 células; ocho órdenes de magnitud mayores que el número de estrellas en el universo observable [5] [6] ) los microbios, en virtud de su biomasa solo, constituyen un sumidero de carbonosignificativo . [7] Aparte de la fijación de carbono, los procesos metabólicos metabólicos clave de los microorganismos (incluida la fijación de nitrógeno , el metabolismo del metano y el metabolismo del azufre ) controlan el ciclo biogeoquímico global. [8] La inmensidad de la producción de microorganismos es tal que, incluso en ausencia total de vida eucariótica, es probable que estos procesos continúen sin cambios.
Historia [ editar ]
Si bien los microbios se han estudiado desde el siglo XVII, esta investigación se realizó desde una perspectiva principalmente fisiológica y no ecológica. [10] Por ejemplo, Louis Pasteur y sus discípulos estaban interesados en el problema de la distribución microbiana tanto en tierra como en el océano. [11] Martinus Beijerinck inventó la cultura de enriquecimiento , un método fundamental para estudiar microbios del medio ambiente. A menudo se le atribuye incorrectamente el encuadre de la idea biogeográfica microbiana de que "todo está en todas partes, pero el medio ambiente selecciona", que fue declarado por Lourens Baas Becking . [12] Sergei Winogradskyfue uno de los primeros investigadores en intentar comprender los microorganismos fuera del contexto médico, lo que lo convirtió en uno de los primeros estudiantes de ecología microbiana y microbiología ambiental; descubrió la quimiosíntesis y desarrolló la columna de Winogradsky en el proceso. [13] : 644
Beijerinck y Windogradsky, sin embargo, se centraron en la fisiología de los microorganismos, no en el hábitatmicrobiano o sus interacciones ecológicas. [10] Robert Hungate y sus colaboradores, quienes investigaron el ecosistema del rumen, lanzaron la ecología microbiana moderna . El estudio del rumen obligó a Hungate a desarrollar técnicas para cultivar microbios anaeróbicos, y también fue pionero en el enfoque cuantitativo del estudio de los microbios y sus actividades ecológicas que diferenciaron las contribuciones relativas de las especies y las rutas catabólicas . [10]
Roles [ editar ]
Los microorganismos son la columna vertebral de todos los ecosistemas , pero más aún en las zonas donde la fotosíntesis no puede realizarse debido a la ausencia de luz. En tales zonas, los microbios quimiosintéticosproporcionan energía y carbono a los otros organismos.
Otros microbios son descomponedores , con la capacidad de reciclar nutrientes de los productos de desecho de otros organismos. Estos microbios juegan un papel vital en los ciclos biogeoquímicos. [14] El ciclo del nitrógeno , el ciclo del fósforo , el ciclo del azufre y el ciclo del carbono dependen de los microorganismos de una forma u otra. Por ejemplo, el gas nitrógeno que constituye el 78% de la atmósfera terrestre no está disponible para la mayoría de los organismos, hasta que se convierte en una forma biológicamente disponible por el proceso microbiano de fijación de nitrógeno .
Debido al alto nivel de transferencia horizontal de genes entre las comunidades microbianas, [15] la ecología microbiana también es importante para los estudios de evolución . [dieciséis]
Simbiosis [ editar ]
Los microbios, especialmente las bacterias, a menudo participan en relaciones simbióticas (ya sean positivas o negativas ) con otros microorganismos u organismos más grandes. Aunque físicamente pequeñas, las relaciones simbióticas entre los microbios son significativas en los procesos eucarióticos y su evolución. [17] [18] Los tipos de relaciones simbióticas en las que participan los microbios incluyen el mutualismo , el comensalismo , el parasitismo , [19] y el amensalismo, [20] y estas relaciones afectan al ecosistema de muchas maneras.
Mutualismo [ editar ]
El mutualismo en la ecología microbiana es una relación entre las especies microbianas y entre las especies microbianas y los humanos que permite que ambos lados se beneficien. [21] Un ejemplo sería la sintrofia , también conocida como alimentación cruzada, [20] que se muestra claramente en Methanobacterium omelianskii . Aunque inicialmente se consideraba como una especie microbiana, este sistema es en realidad dos especies: un organismo S y Methabacterium bryantii . El organismo S proporciona a la bacteria el H 2 , que la bacteria necesita para crecer y producir metano. [17] [22] La reacción utilizada por el organismo S para la producción de H 2esendergónica (y así termodinámicamente unfavored) Sin embargo, cuando se acopla a la reacción utilizada por Methabacterium bryantii en su producción de metano, la reacción global se convierte en exergónica . [17] Por lo tanto, los dos organismos están en una relación mutualista que les permite crecer y prosperar en un ambiente, mortal para cualquiera de las especies. El liquen es un ejemplo de un organismo simbiótico. [22]
Amensalismo [ editar ]
El amensalismo (también conocido comúnmente como antagonismo) es un tipo de relación simbiótica donde una especie / organismo se daña mientras que la otra no se ve afectada. [21] Un ejemplo de tal relación que tiene lugar en la ecología microbiana es entre las especies microbianas Lactobacillus casei y Pseudomonas taetrolens. [23] Cuando coexisten en un ambiente, Pseudomonas taetrolens muestra un crecimiento inhibido y una producción disminuida de ácido lactobiónico (su producto principal) probablemente debido a los subproductos creados por Lactobacillus casei durante su producción de ácido láctico. [24] Sin embargo, Lactobacillus casei. no muestra diferencias en su comportamiento, y esta relación puede definirse como amensalismo.
La gestión de recursos microbianos [ editar ]
La biotecnología se puede utilizar junto con la ecología microbiana para abordar una serie de desafíos ambientales y económicos . Por ejemplo, las técnicas moleculares, como las huellas dactilares de la comunidad,pueden usarse para rastrear los cambios en las comunidades microbianas a lo largo del tiempo o evaluar su biodiversidad . La gestión del ciclo del carbono para secuestrar el dióxido de carbono y prevenir el exceso de metanogénesis es importante para mitigar el calentamiento global , y el desarrollo de celdas de combustible microbiano está ampliando las perspectivas de la bioenergía . La gestión de recursos microbianos aboga por una actitud más progresista hacia la enfermedad , por lo queLos agentes de control biológico se favorecen sobre los intentos de erradicación. Los flujos en las comunidades microbianas deben caracterizarse mejor por el potencial de este campo. [25] Además, también hay implicaciones clínicas, ya que las simbiosis microbianas marinas son una fuente valiosa de agentes antimicrobianos nuevos y existentes y, por lo tanto, ofrecen otra línea de investigación en la carrera armada evolutiva de la resistencia a los antibióticos , una preocupación apremiante para los investigadores. [26]
En ambiente construido e interacción humana [ editar ]
Los microbios existen en todas las áreas, incluyendo hogares, oficinas, centros comerciales y hospitales. En 2016, la revista Microbiome publicó una colección de varios trabajos que estudian la ecología microbiana del entorno construido . [27]
Un estudio de 2006 sobre bacterias patógenas en hospitales encontró que su capacidad para sobrevivir variaba según el tipo, algunas sobrevivieron solo unos pocos días mientras que otras sobrevivieron durante meses. [28]
La vida útil de los microbios en el hogar varía de manera similar. En general, las bacterias y los virus requieren un ambiente húmedo con una humedad de más del 10 por ciento. [29] E. coli puede sobrevivir entre unas pocas horas y un día. [29] Las bacterias que forman las esporas pueden sobrevivir por más tiempo, y el Staphylococcus aureus puede sobrevivir potencialmente durante semanas o, en el caso de Bacillus anthracis , años. [29]
En el hogar, las mascotas pueden ser portadoras de bacterias; Por ejemplo, los reptiles suelen ser portadores de salmonela. [30]
S. aureus es particularmente común, y coloniza asintomáticamente alrededor del 30% de la población humana; [31] los intentos de descolonizar a los portadores han tenido un éxito limitado [32] y generalmente implican el lavado nasal con mupirocina y clorhexidina , potencialmente junto con vancomicina y cotrimoxazol para tratar las infecciones del tracto intestinal y urinario. [33]
Antimicrobianos [ editar ]
Algunos metales, especialmente el cobre y la plata, tienen propiedades antimicrobianas. El uso de superficies táctiles antimicrobianas de aleación de cobre es una técnica que comenzó a utilizarse en el siglo XXI para prevenir la transmisión de bacterias. [34] Las nanopartículas de plata también han comenzado a incorporarse en las superficies de construcción y en los tejidos, aunque se han expresado preocupaciones sobre los posibles efectos secundarios de las pequeñas partículas en la salud humana.
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