Ecosistemas: Una Mirada Integral

Definición de Ecosistema

Un ecosistema es el conjunto de seres vivos que habitan un lugar determinado, las características que definen su medio y las relaciones que se establecen entre ellos y con el medio.

Componentes del Ecosistema

Biotopo

Es la parte inorgánica del ecosistema. Está formado por el medio físico y las características físico-químicas del entorno, que constituyen los factores abióticos del ecosistema.

Biocenosis

También llamada comunidad, es la parte biótica del ecosistema, formada por el conjunto de seres vivos que habitan y se relacionan en el biotopo.

Ecotono

Se denomina ecotono a la zona de transición entre dos ecosistemas claramente diferenciados. Son zonas estrechas y alargadas, ricas en recursos, donde conviven especies de los dos ecosistemas con especies propias del ecotono.

Biomas

Biomas Terrestres

• Bosque tropical
• Tundra
• Taiga
• Desierto cálido

Biomas Acuáticos

• Ríos
• Humedales
• Lagos

Organismos Descomponedores

Los organismos descomponedores de un ecosistema son aquellos que utilizan la materia orgánica de los niveles tróficos anteriores, transformándola en nutrientes inorgánicos. Los hongos y las bacterias forman este nivel.

Relaciones Tróficas

Son las relaciones que se establecen entre los organismos que se alimentan unos de otros. Se pueden representar mediante cadenas y redes tróficas, donde se ponen de manifiesto las fuentes que utilizan los distintos organismos para obtener la materia y la energía que necesitan.

Pirámide Trófica

Es una representación gráfica de la variación que existe entre los diferentes niveles tróficos para una característica determinada. Ejemplos: Pirámide de números, Pirámide de biomasa, Pirámide de energía.

Factores Abióticos y Bióticos en Murcia

Factores abióticos en Murcia:

• Físicos: Luz y sombra, viento, movimientos del aire, etc.
• Químicos: Salinidad (en ecosistemas acuáticos)

Factores bióticos:

• Relaciones intraespecíficas: Asociación social, asociación gregaria.
• Relaciones interespecíficas: Mutualismo, inquilinismo, parasitismo.

Relaciones Intraespecíficas

Se dan entre individuos de la misma especie.

Ejemplos:

• Asociación gregaria: Conjunto de individuos no necesariamente emparentados, que viven en común.
• Mutualismo: Dos o más individuos se asocian con beneficio mutuo.

Adaptaciones de los Seres Vivos

Ejemplo: Un cactus (xerófilo) se adapta a la escasez de humedad.

Adaptación de los Peces a la Presión Hidrostática

Muchos peces poseen vejiga natatoria para adaptarse a diferentes presiones y poder flotar con facilidad.

Hábitat y Nicho Ecológico

Hábitat: Es el lugar donde vive un organismo, el área física en la que podemos encontrarlo.

Nicho ecológico: Es el papel que desempeña una especie dentro de un ecosistema. Dos especies pueden compartir el mismo hábitat, pero no el mismo nicho ecológico, porque entrarían en competencia y una de ellas desplazaría a la otra, que terminaría desapareciendo.

Suelo y Humus

Suelo: Es la capa más superficial de la corteza terrestre, formada por materiales que provienen de la alteración y disgregación de las rocas y de la actividad del agua, el aire y los seres vivos.

Humus: Son los componentes orgánicos del suelo, representados por seres vivos y por la materia orgánica muerta.

Energía y Materia en un Ecosistema

La energía y la materia se transfieren de unos organismos a otros a través de las relaciones tróficas. La energía que entra en un ecosistema procede del sol. Los productores utilizan este proceso transformando la energía luminosa en energía química. El ciclo de la materia es un proceso cíclico cerrado; la materia se encuentra tanto en los seres vivos como en el medio, formando parte de la atmósfera, el agua y la corteza terrestre.

Biomasa (B)

Es la cantidad de materia orgánica acumulada en un individuo, un nivel trófico, una población o un ecosistema. Los organismos aumentan la biomasa con la reproducción y el crecimiento.

Producción (P)

Producción Bruta (PB)

Es la cantidad total de biomasa generada por un nivel trófico cualquiera.

Producción Neta (PN)

Cantidad total de biomasa que queda disponible para el siguiente nivel trófico, es decir, la biomasa almacenada en un nivel trófico y que puede ser aprovechada por otros niveles (PN = PB – R).

Productividad (p)

Expresa la «rentabilidad» y el estado de un nivel trófico, ya que relaciona su producción con su biomasa (p = P/B). La productividad será, por tanto, mayor cuanto menor sea la pérdida de biomasa entre un nivel trófico y el siguiente; la biomasa se renueva con gran rapidez.

Ciclo del Carbono

Los organismos autótrofos, mediante la fotosíntesis, captan el CO2 atmosférico o el disuelto en el agua y lo transforman en compuestos orgánicos. Los restos orgánicos de productores y consumidores pasan al nivel de los descomponedores. Mediante la respiración celular, los productores, los consumidores y los descomponedores utilizan la materia orgánica y liberan CO2 a la atmósfera.

¿Qué es la Desnitrificación?

Es el proceso en el que ciertos microorganismos utilizan en su metabolismo los nitratos del suelo y generan N2, que vuelve de nuevo a la atmósfera.

La Energía y la Materia en los Ecosistemas

1. La Energía y la Materia en los Ecosistemas

En los ecosistemas, la materia y la energía se transfieren de unos organismos a otros a través de las relaciones tróficas.

Flujo de Energía

El flujo de energía es un proceso unidireccional y abierto. La energía que entra en un ecosistema procede del sol. Los productores utilizan una parte de la energía en la fotosíntesis. En este proceso, transforman la energía luminosa en energía química, que se acumula en la materia orgánica y se transfiere a través de los niveles tróficos. Una parte de la energía se utiliza para el crecimiento, otra para los procesos metabólicos y otra en la respiración. La parte de la energía que se almacena en la materia orgánica es la que puede pasar al siguiente nivel. Por tanto, la cantidad de energía que pasa es cada vez menor, y esto limita el número de eslabones en las cadenas tróficas.

Ciclo de la Materia

El ciclo de la materia es un proceso cíclico y cerrado. La materia se encuentra en los seres vivos y en el medio, formando parte de la atmósfera, el agua y la corteza terrestre. A través del ecosistema, la materia no se pierde, sino que se recicla continuamente. Los organismos productores utilizan materia inorgánica y la transforman en materia orgánica, que es ingerida por los consumidores primarios y pasa de unos organismos a otros a través de los niveles tróficos. Cuando los productores y consumidores mueren, sus restos orgánicos son transformados por los descomponedores en compuestos inorgánicos, que quedan de nuevo a disposición de los productores.

2. Los Parámetros Tróficos

Nos permiten entender mejor las relaciones tróficas y evaluar la acumulación y transferencia de materia y energía que se produce en un ecosistema.

Biomasa (B)

Es la cantidad de materia orgánica acumulada en un individuo, un nivel trófico, una población o un ecosistema. Se expresa en gramos, kilogramos o toneladas por unidad de superficie o de volumen. Los organismos aumentan la biomasa con la reproducción y el crecimiento.

Producción (P)

Es la cantidad de energía que se almacena en forma de biomasa en cada nivel trófico por unidad de tiempo. En función del nivel trófico, se distingue entre:

• Producción primaria: Es la cantidad de energía captada en un ecosistema por los productores a través de la fotosíntesis.
• Producción secundaria: Es la energía captada por los consumidores mediante la alimentación.

Dentro de la producción, se distingue entre:

• Producción bruta (PB): Es la cantidad total de biomasa generada por un nivel trófico cualquiera.
• Producción neta (PN): Es la cantidad total de biomasa que queda disponible para el siguiente nivel trófico, tras descontar la parte consumida en la respiración celular (R). (PN = PB – R)

Productividad (p)

Expresa la «rentabilidad» y el estado de un nivel trófico, ya que relaciona su producción con su biomasa (p = P/B).

3. Los Ciclos Biogeoquímicos

El carbono, el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno y, en menor proporción, el fósforo y el azufre son los elementos más abundantes que forman la materia viva (bioelementos). Estos elementos también están presentes en el aire, en el suelo, en las rocas y en el agua. Los seres vivos los incorporan y después vuelven al medio. Los recorridos que realizan ciertos elementos químicos a través de la biocenosis y el biotopo de un ecosistema se denominan ciclos biogeoquímicos.

Ciclo del Carbono

Elemento fundamental de la materia viva, solo puede ser incorporado a dichas moléculas en forma de CO2.

• Los organismos autótrofos, mediante la fotosíntesis, captan el CO2 atmosférico o el disuelto en el agua y lo transforman en compuestos orgánicos. A través de la alimentación, pasa a los consumidores. Los restos orgánicos de productores y consumidores pasan al nivel de los descomponedores. Mediante la respiración celular, los productores, los consumidores y los descomponedores utilizan la materia orgánica y liberan CO2 a la atmósfera.
• Aparte de los restos orgánicos de los seres vivos, pueden quedar enterrados formando depósitos en el suelo o sedimentos marinos que se transforman en combustibles fósiles. La quema de biomasa vegetal y de combustibles fósiles libera nuevamente CO2 a la atmósfera.
• Algunos organismos marinos utilizan el CO2 disuelto en el agua para formar sus conchas y esqueletos de carbonato de calcio (CaCO3). Con el tiempo, estos restos se transforman en rocas calizas, que constituyen la mayor reserva de CO2.
• Las erupciones volcánicas también liberan parte del carbono a la atmósfera en forma de CO2.

4. Los Cambios Naturales en los Ecosistemas

Los ecosistemas son estructuras dinámicas que varían a lo largo del tiempo. Todos tienden a un estado de equilibrio. Para esto son necesarias al menos tres condiciones:

1. Los factores ambientales tienen que permanecer estables.
2. El número de individuos en las poblaciones debe mantenerse más o menos constante.
3. No deben existir factores externos que alteren el ecosistema.

El estado de equilibrio es un estado ideal; ningún ecosistema está aislado ni exento de sufrir cambios. Las transformaciones pueden deberse a distintas causas y tener diferentes duraciones.

Según el origen del cambio, pueden ser:

• Naturales: De origen natural o que se produce por la propia dinámica interna del ecosistema.
• Artificiales: De origen antrópico, debido a la actividad de las personas sobre el medio.

Dependiendo de su duración, pueden ser:

• Graduales: Ocurren lentamente en periodos largos de tiempo.
• Catastróficos: Suceden de manera rápida en un periodo corto de tiempo.

Las transformaciones naturales que afectan al biotopo ocurren de manera gradual y en tiempo geológico, aunque también puede cambiar de manera brusca y catastrófica, debido, por ejemplo, a una erupción volcánica o un terremoto. Los cambios naturales que afectan a la biocenosis ocurren en un periodo de tiempo de cientos de años, en el denominado tiempo biológico. Los cambios debidos a la acción humana ocurren en el llamado tiempo social, un intervalo corto de tiempo. La tala o la quema de un bosque son transformaciones antrópicas.

Cambios a Nivel Global

A lo largo de la historia de la Tierra, se han producido cambios bruscos en las condiciones del medio que, de una manera u otra, han afectado de forma global a todo el planeta. Un ejemplo son las glaciaciones, que cubrieron de hielo grandes extensiones de la Tierra, y la desaparición de los dinosaurios, que fue causada por la caída de un meteorito.

Cambios Rítmicos en los Ecosistemas

Los ecosistemas experimentan cambios cíclicos y predecibles que se deben a la dinámica de la Tierra y a los movimientos del Sol, la Tierra y la Luna.

• La alternancia de días y noches influye en todos los ecosistemas de forma directa, excepto en algunos donde no llega la luz, como las cuevas y los fondos marinos. En los ecosistemas terrestres, los animales pueden ser activos de día o de noche, distinguiéndose entre animales diurnos y nocturnos.
• La alternancia de estaciones afecta a todos los ecosistemas, y en especial a los de zonas templadas. También condiciona el momento de reproducción de muchos seres vivos.

5. Sucesión Ecológica

La sucesión ecológica es la secuencia de cambios que se producen en un ecosistema como resultado de su propia dinámica interna. Es un proceso lento y gradual de evolución progresiva del ecosistema desde un estado inicial de escasa diversidad biológica hasta un estado final de mayor diversidad. En los ecosistemas se produce la sustitución de unas especies por otras. La actividad de las nuevas especies origina cambios en el medio.

Cambios Generales de una Sucesión

• Aumenta la diversidad de especies: Mayor número de nichos ecológicos. Las especies generalistas son sustituidas por otras especialistas.
• Aumenta la complejidad estructural: La diversidad de cada nivel trófico es mayor, como consecuencia de redes tróficas cada vez más complejas. Crece el número de relaciones interespecíficas.
• Se incrementa la biomasa: Al comienzo, de forma exponencial, pero conforme va madurando, el crecimiento de la biomasa se estabiliza y se mantiene después constante.
• Aumenta la eficacia en el aprovechamiento de la energía: La energía fluye de manera más eficaz; el aprovechamiento energético tiende a ser óptimo.
• Disminuye la productividad: La relación producción/biomasa disminuye.
• Aumenta la estabilidad del ecosistema: Un ecosistema maduro presenta mecanismos de autorregulación que lo hacen más resistente a las perturbaciones.

Comunidad Clímax

Se denomina clímax al estado ideal de un ecosistema al final de un proceso de sucesión. Es un estado teórico en el que no hay cambios en la composición de una comunidad; se mantiene estable y no es sustituida por ninguna otra. El equilibrio de la comunidad clímax puede perderse si cambian las condiciones ambientales o el número de individuos de las poblaciones. En realidad, el clímax no se alcanza nunca, ya que en todos los ecosistemas, cada cierto tiempo, se producen alteraciones que llevan a etapas anteriores de la sucesión (regresión) o a una nueva evolución de la misma.

Sucesiones Primarias y Secundarias

Se pueden distinguir dos tipos:

• Sucesión primaria: Se establece en un lugar que no ha sido colonizado anteriormente por seres vivos y en el cual no se ha formado un suelo.
• Sucesión secundaria: Se produce en una zona donde antes existía una comunidad que ha sido parcial o totalmente eliminada por una perturbación.

Las sucesiones primarias son más lentas que las secundarias. Las primeras especies que aparecen, denominadas pioneras o colonizadoras, son sustituidas por otras, llamadas especialistas, que explotan nichos no accesibles a las anteriores.

6. Las Poblaciones en los Ecosistemas: Autorregulación

Una población es un conjunto de individuos de la misma especie que se relacionan en un espacio concreto. Para caracterizarla, se utilizan parámetros demográficos como su tamaño, su distribución por edades o su tasa de natalidad y mortalidad. El crecimiento de una población está condicionado fundamentalmente por la disponibilidad de recursos del medio y por el resto de las poblaciones de la comunidad. Se llama resistencia ambiental al conjunto de factores bióticos y abióticos que limitan el crecimiento de una población.

7. Las Plagas y su Control

Una plaga es aquella especie que altera el equilibrio de su población y crece de forma extraordinaria, produciendo efectos nocivos a otros seres vivos, al ecosistema o a la actividad humana.

Control Químico

Las plagas pueden combatirse con pesticidas. En agricultura se utilizan plaguicidas; para las hierbas, herbicidas; y para los hongos, fungicidas. El uso de sustancias químicas tiene beneficios, pero también genera una serie de problemas ambientales.

Los beneficios más destacables son:

• Mejora en el rendimiento de las cosechas.
• Permiten la lucha contra determinadas epidemias.

Y algunos problemas son:

• Aparición de resistencias.
• Contaminación del medio.
• Elevado tiempo de persistencia en el ambiente.
• No son selectivos.
• Son bioacumulativos.

Lucha Biológica

Consiste en utilizar seres vivos, como depredadores específicos o parásitos, para regular la población de la especie causante de la plaga, reduciéndola a una densidad muy baja.

8. Cambios Producidos por la Acción Humana en los Ecosistemas: Recursos

Actualmente, la especie humana es responsable de la mayoría de los cambios que ocurren en los ecosistemas, que además se producen a un ritmo acelerado. La población mundial crece de manera exponencial, lo que origina un gran consumo de recursos y se generan gran cantidad de desechos que es necesario eliminar.

Recursos Naturales

Un recurso natural es todo aquello que las personas tomamos de la naturaleza para obtener beneficio y satisfacer nuestras necesidades. Las personas solo utilizamos una parte de los recursos. Se considera reserva a la cantidad de un recurso natural que puede ser explotada y cuya extracción resulta económicamente rentable. Según su disponibilidad, se clasifican en:

• Recursos renovables: Son aquellos que se regeneran con el tiempo; los recursos biológicos se consideran renovables.
• Recursos no renovables: Son los que no se regeneran y, por tanto, sus reservas tienden a disminuir a medida que se consumen, como el petróleo, el carbón o el gas natural.

Peligros para la Biodiversidad

Formamos parte de los ecosistemas y dependemos de los seres vivos para mantener el equilibrio. Ciertas actividades humanas suponen una amenaza para la biodiversidad.

• La sobreexplotación: Recolección de plantas o animales a una velocidad mayor de la que se pueden regenerar, cultivos intensivos, pesca.
• La destrucción de hábitats: Problema muy importante, que origina la extinción de especies. Las talas indiscriminadas, la contaminación.
• La introducción de especies invasoras: Son especies que se han introducido de manera artificial en un ecosistema. Estas especies pueden no encontrar depredadores en su nuevo hábitat y desplazar a las poblaciones autóctonas.

9. Los Impactos Ambientales

Se denomina impacto ambiental a toda alteración en el medio ambiente provocada por la actividad humana. Según sus consecuencias, se clasifican en dos tipos:

• Impactos positivos: Implican una mejora en el medio, como la reforestación tras un incendio.
• Impactos negativos: Producen un deterioro del medio, como:

1. La quema de combustibles fósiles, que aumenta las emisiones de CO2.
2. Los procesos industriales, que emiten contaminantes que contaminan el agua y el aire.
3. Los cambios en el uso del suelo: El sobrepastoreo, la deforestación, la agricultura intensiva.
4. La sobreexplotación de recursos biológicos y la destrucción de hábitats.

Evaluación de los Impactos

La evaluación de impacto ambiental (EIA) es un instrumento preventivo para la conservación y gestión del medio ambiente. La EIA es un proceso complejo en el que participan especialistas de diferentes áreas. Esta evaluación debe tener en cuenta los efectos que sobre el medio puede causar una actividad y contemplar que la actuación sea técnicamente posible, económicamente rentable y socialmente positiva. Comprende varias fases:

• Estudio de impacto ambiental: Se identifican los impactos que un proyecto puede generar sobre el medio y las medidas correctoras que se deben tomar.
• Información pública: Particulares o colectivos interesados pueden leer el estudio de impacto y presentar alegaciones y sugerencias.
• Declaración de impacto ambiental: Las autoridades medioambientales analizan el estudio de impacto y las alegaciones presentadas. Por último, se declara si el proyecto es o no viable.