Una power point sobre comunidades y ecosistemas basado en un material disponible en la web de la Dr Sylvia S. Mader Ph.D. Traducida y adaptada por mí para facilitar el estudio a alumnos de media al incluir links.
2. Resumen
Elconcepto de comunidad
La estructura de comunidades
Composición y diversidad
Hábitat y Nicho ecológico
Competencia entre poblaciones
Interacciones Predador-presa
Relaciones simbióticas
Biogeografía Insular
Desarrollo de la comunidad
Sucesión ecológica
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3. Resumen
La naturaleza de los ecosistemas
Componentes abióticos
Autótrofos
Heterótrofos
Flujo Energético
Pirámides ecológicas
Ciclos Biogeoquímicos
Ciclo hidrológico
Ciclo del Carbono
Ciclo del Nitrógeno
Ciclo del Fósforo
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4. Comunidad: Concepto
Una comunidad es un grupo de
poblaciones que interactúan entre ellas
dentro del mismo ambiente.
La Composición de especies (también llamada
riqueza específica) de una comunidad es una
lista de varias especies en la comunidad.
La diversidad incluye tanto a la riqueza de
especies y a la abundancia de las diferentes
especies.
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6. Hábitat y Nicho ecológico
Hábitat
El área donde un organismo vive y se reproduce
Nicho ecológico
El rol que una especie juega en su comunidad
incluye a su hábitat y a
sus interacciones con otros organismos
Nicho Fundamental – Todas las condiciones bajo
las cuales el organismo puede sobrevivir
Nicho real o realizado- Set de condiciones bajo la
cual existe en la naturaleza
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8. Comunidad: estructura
Competencia
Cuando dos especies compiten, la abundancia
de ambas especies es impactada
negativamente
Predación (o parasitismo)
Se prevé un aumento de la abundancia del
Predador (o parásito)
y reducción de la abundancia de la presa (o
huésped)
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9. Competencia entre poblaciones
Competencia ocurre cuando
Miembrosde diferentes especies requieren el
mismo recurso, y
El abastecimiento del recurso es limitado
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11. Competencia entre poblaciones
Principio de exclusión competitiva
Dos especies no pueden por tiempo indefinido ocupar el mismo
nicho al mismo tiempo
El uso compartido de recursos (repartición de recursos)
disminuye por la Competencia entre las especies
La repartición de recursos conduce a la especialización del Nicho
y a una menor superposición de nichos entre las especies
Desplazamiento de caracteres
Las características tienden a ser más divergentes cuando las
poblaciones pertenecen a la misma comunidad que cuando están
aisladas
Competencia y la repartición de recursos puede conducir al
desplazamiento de caracteres
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15. Interacciones Predador-presa
Predación
Unorganismo vivo, el Predador, se alimenta
de otro, la presa
Predador es más grande
Predador tiene más baja tasa reproductiva
presa usualmente es consumida completamente
La
presencia de predadores puede disminuir la
densidad de presas y vice-versa
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17. Defensas de la Presa
Defensas de la Presa
Mecanismos que frustran la posibilidad de ser
comido por un Predador
Sentidos más agudos
Velocidad
Armaduras protectoras
Espinas protectoras o cuernos
Colas y apéndices que se desprenden
Químicos venenosos
Camuflaje
Coloración de advertencia
Comportamiento gregario
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19. Mimetismo
Mimetismo
Una especie se parece a otra especie que
posee una evidente defensa antipredador
Mimetismo Batesiano – El que imita carece
de las defensas del organismo al que se
asemeja
Mimetismo Mülleriano – El que imita
comparte una defensa protectora con otras
especies
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24. Relaciones simbióticas
Parasitismo
ElParásito obtiene nutrientes de un huésped y
puede usarlo como hábitat y modo de
transmisión
Endoparásitos
Ectoparásitos
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26. Relaciones simbióticas
Comensalismo
Una Relación simbiótica en la cual una
especie se beneficia y la otra ni es beneficiada
ni dañada
El tiburón y la Rémora
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28. Relaciones simbióticas
Mutualismo
UnaRelación simbiótica en la cual ambos
miembros de la asociación se benefician
Ambas especies No necesitan ser igualmente
beneficiadas
Simbiosis de limpieza
A menudo se ayudan una especie a otra para
obtener alimento o evitar la Predación
Bacteria en el tracto intestinal de Humanos
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30. Biogeografía Insular
MacArthur y Wilson
Desarrollaron un modelo general de
Biogeografía Insular
Explica y predice cómo la diversidad de la
comunidad de una isla es afectada por
Distancia
desde el continente, y
Tamaño de la isla
El
modelo de biogeografía Insular sugiere
cuanto mayor sea el área de conservación
mayor será la probabilidad de preservar
más especies.
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31. Desarrollo de la comunidad
Sucesión ecológica
Un cambio que involucra a una serie de
reemplazo de especies luego de producido un
disturbio
Sucesión primaria ocurre en áreas donde no hay
formación de suelo
Sucesión secundaria comienza en áreas donde el
suelo está presente
Las primeras especies que comienzan una sucesión
secundaria son llamadas especies pioneras
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34. Modelos de Sucesión
Modelo de Facilitación
Cada estado facilita la invasión y reemplazo
por organismos del próximo estado
Sucesión en un área particular siempre
conducirá al mismo tipo de comunidad, una
comunidad clímax
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35. Modelos de Sucesión
Modelo de inhibición
Lasespecies Colonos (o tempranas)
permanecen e inhiben el crecimiento de otras
plantas hasta que las especies colonos son
dañadas o mueren
Modelo de tolerancia
Diferentes tipos de plantas pueden colonizar
un área al mismo tiempo
La casualidad determina cual semilla arriba
primero
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36. Dinámica de un Ecosistema
En un ecosistema,
Las poblaciones interactúan entre ellas
Las poblaciones interactúan con el ambiente
físico
Los componentes abióticos de un ecosistema
son los componentes no vivos:
Atmósfera,
Agua,
Suelo
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37. Dinámica de un Ecosistema
Los componentes bióticos de un
ecosistema son los seres vivos que
pueden estar categorizados de
acuerdo a su fuente alimenticia:
Autótrofos
Heterótrofos
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38. Componentes Bióticos : Autótrofos
Productores son Autótrofos
Requieren solo nutrientes inorgánicos y una
fuente de energía externa para producir
nutrientes orgánicos
Foto - autótrofos
Quimio - autótrofos
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40. Componentes Bióticos : Heterótrofos
Consumidores son Heterótrofos
Requierenuna fuente de nutrientes orgánicos
preformados
Herbívoros - se alimentan de plantas
Carnívoros - se alimentan de otros animales
Omnívoros - se alimentan de plantas y animales
Descomponedores, también son Heterótrofos
Bacteria y fungi
Digieren materia orgánica de organismos muertos
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44. Flujo Energético y ciclos químicos
Cadaecosistema está caracterizado por dos
fenómenos fundamentales :
Flujo Energético
Empieza cuando los productores absorben la energía solar
Sintetizan nutrientes orgánicos vía fotosíntesis
Los nutrientes Orgánicos son usados por ellos mismos
Nutrientes Orgánicos son usados por otros
Energía eventualmente se disipa como calor en el ambiente
Ciclo químico
Empieza cuando los productores toman nutrientes
inorgánicos desde el ambiente físico
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49. Flujo Energético
Una red trófica de Pastoreo comienza con
un productor, en este caso un Roble.
Insectos, conejos y ciervos se alimentan
de hojas.
Aves, ardillas y ratas se alimentan de
frutas y bellotas.
Ellosson omnívoros debido a que también se
alimentan de cuncunas.
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50. Flujo Energético
Una red trófica detritívora empieza con detritus
Detritus es alimento para los organismos del suelo
tales como lombriz de tierra.
La lombriz de tierra a su vez se alimentan de
invertebrados carnívoros.
Los invertebrados pueden ser comidos por musaranas
o salamandras.
Losmiembros de una red trófica detritívora
pueden llegar a ser alimento para carnívoros que
moran sobre el suelo, de modo que la red trófica
de pastoreo y de detritus están unidas.
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51. Niveles tróficos
Una cadena de alimentos es un diagrama
que muestra una vía simple del Flujo
Energético en un ecosistema.
Nivel trófico
Un nivel de alimentación dentro de una red o
de una cadena trófica
Está formado por todos los organismos que se
alimentan en el mismo nivel en una cadena de
alimentos
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52. Pirámides ecológicas
Sólo cerca del 10% de la energía de un
nivel trófico está disponible para el próximo
nivel trófico
Explica
por qué los carnívoros superiores
pueden ser soportados en una red trófica
Pirámides ecológicas
Representa el flujo de energía con grandes
pérdidas entre niveles tróficos sucesivos
Pueden estar basadas en el Nº de organismos
o en la cantidad de biomasa de cada nivel
trófico
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54. Ciclos químicos
Lasvías por las cuales circulan los
químicos a través de los ecosistemas
Involucran tanto a los componentes vivos
(biótico) y no vivos (geológico)
Conocidos como Ciclos Biogeoquímicos
Ciclo del agua,
Ciclo del Carbono,
Ciclo del Fósforo,
Ciclo del Nitrógeno
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55. Ciclos Biogeoquímicos
Ciclos químicos pueden involucrar a:
Reservorio – Fuente normalmente no disponible para los
productores
Combustibles Fósiles
Minerales
Sedimentos
Pool de intercambio – fuentes de las cuales los organismos
generalmente toman químicos
Atmósfera
Suelo
Agua
Comunidad Biótica – los químicos permanecen en las cadenas
de alimento, quizás nunca entren al pool
Las actividades Humanas producen contaminación y
alteran el balance normal de los nutrientes
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57. Ciclo hidrológico
El agua se evapora desde los cuerpos de
agua
Precipitación sobre la tierra entra a la tierra
(subsuelo), a cuerpos de agua
superficiales o acuíferos
Eventualmente el agua retorna a los
océanos
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59. Ciclo del Carbono
La Atmósfera es un pool de intercambio para el
dióxido de carbono.
En el agua, el dióxido de carbono se combina
con agua para producir iones bicarbonato.
Bicarbonato en el agua está en equilibrio con el
dióxido de carbono en el aire.
La cantidad total de dióxido de carbono en la
atmósfera ha sido aumentada cada año debido a
las actividades humanas tales como la
combustión de combustibles fósiles
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61. Efecto invernadero
Gases invernadero
dióxido de carbono, óxido nitroso, metano
Permiten que la luz solar pase a través de la
atmósfera
Reflejan a los rayos infrarrojos que alcanzan la tierra
El calor queda atrapado en la atmósfera
Si la temperatura de la tierra se eleva
Más agua se evaporará
Más nubes se formarán, y
Se establecerá un ciclo de retroalimentación positivo
potencial
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62. Ciclo del Fósforo
El fósforo no entra a la atmósfera
Ciclo sedimentario
Los fosfatos tomados por los productores es
incorporado a una variedad de moléculas orgánicas
Los niveles de fósforo excesivo pueden
conducir a una EUTROFICACIÓN del agua
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64. Ciclo del Nitrógeno
El nitrógeno atmosférico es fijado por bacterias
Lo hacen disponible para las plantas
Nódulos en las raíces de legumbres
Nitrificación- Producción de nitratos que puede
ser usado por plantas como fuente de nitrógeno
Asimilación--plantas toman amoníaco y nitratos
desde el suelo y lo usan para producir proteínas
y ácidos nucleicos
Desnitrificación - Conversión de nitrato a óxido
nitroso y gas nitrógeno
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66. Nitrógeno y Contaminación aérea
Depósitos ácidos
Óxidos de Nitrógeno y dióxido sulfuroso son
convertidos a ácidos cuando se combinan con
vapor de agua
Afectan a lagos y bosques
Reduce campos agrícolas
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67. Revisión
Elconcepto de comunidad
La estructura de comunidades
Composición y diversidad
Hábitat y Nicho ecológico
Competencia entre poblaciones
Predador-presa interacciones
Relaciones simbióticas
Biogeografía Insular
Desarrollo de la comunidad
Sucesión ecológica
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68. Revisión
La naturaleza de los ecosistemas
Componentes abióticos
Autótrofos
Heterótrofos
Flujo Energético
Pirámides ecológicas
Ciclos Biogeoquímicos
Ciclo hidrológico
Ciclo del Carbono
Ciclo del Nitrógeno
Ciclo del Fósforo
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Cada especie tiene su nicho , el cual se refiere a: qué come el organismo, dónde y cuándo, dónde se refugia y dónde anida. Los nichos de dos especies pueden traslaparse y en este caso las dos especies compiten por el mismo recurso. Hay diferenciación de nicho, cuando una especie modifica sus requerimientos de recursos, lo cual reduce la competencia directa. En la diapositiva 14 se muestra la competencia interespecífica entre los percebes Chthalamus stellatus y Balanus balanoides . En la zona entre mareas. B. balanoides es susceptible a la deshidratación y C stellatus es controlado por B balanoides, el cual crece más rápidamente. Por lo tanto, el nicho fundamental , la máxima área de ocupación de C. stellatus se ve reducido; es decir el nicho real , es menor, que el nicho fundamental, por la presencia de competencia. Para B. balanoides el nicho real es igual al nicho fundamental.
La competencia se presenta cuando dos poblaciones disputan por recursos ambientales limitados del tipo alimentos, nutrientes, la luz del sol, y el espacio vital. Cuando hay superposición de nichos, ambas poblaciones resultan afectadas, pero tarde o temprano, una de ellas predomina, se apropia del recurso limitado y elimina a la otra especie, proceso que recibe el nombre de principio de exclusión competitiva . El biólogo Gause realizó la primera demostración de una competencia interespecífica. Gause cultivo los protozoarios Paramecium caudatum y Paramecium aurelia en medio bacteriales independientes. Ambas poblaciones presentaron una curva de crecimiento en forma S. Cuando se desarrollaron ambas especies en un medio de cultivo se observó, como el grado de competencia por el mismo alimento, modificó el patrón normal de crecimiento. Al final Paramecium aurelia demostró mayor capacidad para adquirir el alimento y la otra población fue eliminada. El principio de exclusión competitiva expresa que si dos poblaciones compiten por un mismo recurso, que es necesario para la supervivencia de ambas especies, y éste aparece en cantidades limitadas, una de las poblaciones será eliminada y la población que sea más eficiente en aprovechar el recurso sobrevivirá.
Ley de exclusión competitiva * Dos o más especies no podrán (al menos por mucho tiempo) utilizar exactamente de los mismos recursos (i.e., no pueden tener nichos idénticos). * Eventualmente, una especie monopolizará los recursos mientras la(s) otra(s) utilizarán otros recursos (parcial o totalmente), migrará o se extinguirá. Este proceso de evolución del nicho se conoce como “ repartición de recursos ” (resource partitioning). * La especialización del nicho puede producir separaciones fenotípicas (e.g., conductuales) que permiten que subpoblaciones de una especie diverjan hacia la formación de especies distintas.
CARACTERES SE “ DESPLAZAN ” PARA MINIMIZAR COMPETENCIA INTERESPECÍFICA Desplazamiento del carácter 'tamaño del pico', el que se relaciona directamente con el tamaño de la semilla que utilizan como recurso alimenticio, entre especies del género Geospiza (pinzones de Darwin) cuando coexisten en la misma isla del Archipiélago de las Galápagos]
Diagrama que ilustra la 'repartición del recurso' que desarrollan las diferentes especies de pájaros del género Dendroica, que viven y utilizan una de las especies de conífera, con la finalidad de reducir la superposición de sus respectivos nichos ecológicos y de este modo evitar relaciones de competencia
Competencia entre dos especies de percebes que viven en las costas del atlántico. Como resultado de la competencia la población de Chthamalus ocupa la parte más alta de la zona intermareal, y la de Balanus la más baja, con un pequeño solapamiento entre ellas. Si experimentalmente se eliminan las larvas de Balanus, se observa que los individuos de la otra especie, más pequeña, ocupan toda la zona.
Evidencias científicas Para comprobar el ciclo depredador-presa en la naturaleza, un grupo de científicos iniciaron en el año 1850 un estudio: contaron el número de linces (depredador) y liebres (presas) en un parque nacional de Canadá. El registro se mantuvo por más de 100 años. ¿Cuáles fueron los resultados? La interacción de estas dos especies era activa y cíclica . Cuando el número de linces subía, la población de liebres rápidamente disminuía (ver gráfico). Pero al poco tiempo la cantidad de linces volvía a caer. El gráfico muestra que: 1.- Las liebres en el tiempo de estudio fueron más en número que sus depredadores linces. 2.- A cada aumento de población de liebres, les siguió un repunte en el número de linces. 3.- A cada repunte en el número de linces le siguió una disminución en la cantidad de liebres. Estamos por lo tanto, frente a un ciclo de subidas y bajadas constantes en el número de depredadores y presas, una característica esencial para el equilibrio ecológico.
Mimetismo batesiano es el fenómeno por el cual dos o más especies son similares en apariencia, pero sólo una de ellas está armada con mecanismos de defensa frente a los depredadores (espinas, aguijones, químicos tóxicos o, incluso, sabor desagradable), mientras que su doble aparente, carece de estos rasgos. La segunda especie no tiene otra defensa más que el parecido a la primera, lo que le confiere protección, ya que los depredadores asocian el parecido con cierta mala experiencia previa. Este tipo de mimetismo se observa, por ejemplo, en el caso de las moscas inofensivas de las familias Syrphidae y Bombilidae cuyo aspecto emula el de abejas y avispas. En los vertebrados existe un grupo de serpientes de coral, muy venenosas, que son imitadas en el tipo y distribución de sus colores por una falsa coral totalmente inofensiva. El mimetismo mülleriano es un fenómeno natural en el que dos o más especies con ciertas características peligrosas, que no se encuentran emparentadas y que comparten uno o más depredadores, han logrado mimetizar las señales de advertencia respectivas
Las mariposas heliconius del trópico del hemisferio occidental son ejemplos clásicos de mimetismo mülleriano. Cómo dos especies de mariposas han desarrollado exactamente el mismo y llamativo patrón de coloración en sus alas, es algo que ha intrigado a los biólogos desde los días de Darwin. Ahora, un equipo de científicos ha encontrado "zonas activas" en los genes de las mariposas que creen explicarán uno de los ejemplos más extraordinarios de mimetismo del mundo natural. Las mariposas Heliconius viven en América, desde el sur de los Estados Unidos hasta el sur de Sudamérica. A pesar de que no pueden engendrar descendencia conjunta, la H. melpomene y la H. erato han evolucionado para imitarse perfectamente la una a la otra. Estas delicadas mariposas tienen salpicaduras de rojo y amarillo en sus alas negras, advirtiendo a las aves que son de sabor extremadamente desagradable y que contienen toxinas. Los científicos han estudiado estas mariposas desde la década de 1860 como un ejemplo clásico de evolución en acción, pero sólo ahora la moderna tecnología de secuenciación está comenzando a esclarecer la genética subyacente. El equipo de investigadores de universidades británicas y estadounidenses, dirigido desde la de Cambridge, ha estado buscando los genes responsables de los patrones de color en las alas de esas mariposas, y la respuesta a la pregunta de si los mismos genes en dos especies diferentes son la causa del mimetismo. Debido a que hay miles de genes en el genoma de las mariposas, muchos científicos creían que era poco probable que interviniesen los mismos genes en esos patrones de color, pero los resultados del nuevo estudio sugieren que sí se trata de los mismos genes. Además, las regiones del genoma asociadas a los patrones de color de las alas son muy pequeñas, definibles como "puntos calientes". La existencia de estas pequeñas zonas genéticas activas ilustra que la evolución sigue cauces estrechos y bastante predecibles. Los resultados de esta investigación implican que a pesar de los muchos miles de genes del genoma, sólo uno o dos son útiles para cambiar este patrón de color. "Parece como si la evolución pudiera concentrarse en regiones muy pequeñas del genoma, o puntos críticos, mientras que el resto no cambia mucho", valorad Chris Jiggins del Departamento de Zoología de la Universidad de Cambridge.
La filariosis es una enfermedad cardiopulmonar producida por un parásito llamado dirofilaria immitis , que afecta principalmente al perro, pero que también puede afectar al gato. Este parásito, es un gusano de color blanco, que puede medir más de 30 cm de longitud cuando es adulto, produciendo alteraciones en pulmones y corazón principalmente, pero también en hígado, riñón, piel, bazo, ojo y cerebro. Generalmente el curso de la enfermedad es crónico, pero en infecciones masivas y animales jóvenes puede presentarse de forma rápida y mortal.
Las relaciones estrictamente de servicio-servicio son muy escasas por razones aún no muy claras.4 Un ejemplo es la relación entre laanémona de mar y el pez payaso de la familia Pomacentridae: la anémona con sus dardos venenosos (nematocistos) protege al pez contra depredadores y el pez payaso protege a la anémona contra peces de la familia Chaetodontidae que se alimentan de anémonas. Al igual que en otros mutualismos, éste tiene otros aspectos que complican la situación de intercambio: los desechos del pez, amoníaco, alimentan a algas simbióticas que se encuentran en los tentáculos de la anémona.7 8 De lo cual se desprende que además de ser un mutualismo de servicio-servicio es también en parte uno de servicio-recurso.
Se han propuesto tres modelos para explicar el establecimiento de las especies secundarias. En el modelo 1, llamado de facilitación, las especies pioneras modifican el suelo y el microclima de tal forma que se facilita el establecimiento de las especies secundarias tempranas, las cuales crecen y llegan a la madurez. Estas a su vez crean las condiciones favorables para las especies secundarias tardías y posteriormente éstas serán reemplazadas por las especies del clímax, quienes una vez establecidas no modifican su ambiente y así no permiten que otras especies se establezcan. El modelo 2, llamado de tolerancia, dice que las modificaciones en el ambiente no crean condiciones favorables ni desfavorables para las especies secundarias. Lo que ocurre es que estas especies secundarias que pueden haber llegado al lugar alterado al mismo tiempo que las pioneras o más tarde, simplemente tienen un crecimiento mucho más lento que las primeras y son capaces de crecer a pesar de la presencia de las pioneras. El proceso de sucesión depende, entonces, sólo de las características del ciclo de vida de las especies. Cada comunidad serial que aparece es capaz de tolerar y ser más exitosa en condiciones de sombrío que las comunidades establecidas con anterioridad. El proceso termina cuando las especies más tolerantes a la sombra ocupan el área y producen tanta sombra que no permiten el establecimiento de otras especies. En el modelo 3, llamado de inhibición, se argumenta que las especies pioneras una vez que colonizan, inhiben el crecimiento de otras especies y que sólo se puede proceder al establecimiento de las secundarias cuando las pioneras son atacadas y mueren por algún factor. Estas secundarias no necesariamente tienen que estar adaptadas a las condiciones que las especies pioneras han creado. El proceso de sucesión natural es importante considerarlo ya que en muchos casos de restauración de áreas degradadas resulta ecológica y económicamente más viable que llevar a cabo programas de reforestación.
Escorrentía: Corriente de agua de lluvia que circula libremente por la superficie de un terreno.