Ecosistemas

Un ecosistema se define como la comunidad biológica junto con todos los factores abióticos que influyen en ella.

Producción Primaria y Flujo de Energía

En un dosel, una parte de la luz solar que llega es reflejada, otra se convierte en energía calórica y la restante es absorbida por la clorofila. Una fracción de la energía fijada por las plantas es consumida posteriormente por los herbívoros, otra por los detritívoros y, finalmente, una parte termina como materia orgánica en el suelo. En resumen, en un ecosistema se absorbe, transforma y almacena energía. Esta transformación de energía inorgánica en orgánica y su posterior fijación por los autótrofos se denomina producción primaria.

Conceptos clave:

• Tasa de producción primaria: cantidad de energía fijada en un periodo de tiempo.
• Producción primaria bruta: cantidad total de energía fijada por todos los autótrofos del ecosistema.
• Producción primaria neta: energía que queda después de que los autótrofos hayan cubierto sus propias necesidades, es decir, la energía disponible para los consumidores (producción bruta – respiración de los autótrofos).
• Biomasa en pie: todo lo que conforma a la planta.
• Producción anual: solo el aumento que hubo en el año; no se considera lo que creció fuera del periodo de estudio.

La producción primaria neta puede ser medida a través de la asimilación de carbono, la cantidad de biomasa u oxígeno producido.

• En un ecosistema, la estructura trófica se organiza en niveles. 1^er nivel: productores; 2º nivel: consumidores primarios (herbívoros y detritívoros); 3^er nivel: consumidores secundarios (carnívoros).
• La producción primaria terrestre suele estar limitada por la temperatura y la humedad: la mayor producción se da en condiciones templadas y húmedas. Se considera la evapotranspiración real (ETR), que es la cantidad de agua que se evapora o transpira de un territorio en el transcurso de un año. Un alto nivel de ETR indica una mayor producción primaria. También está determinado por la fertilidad del suelo.
• La producción primaria acuática suele estar limitada por la disponibilidad de nutrientes.
• La pérdida de energía limita el número de niveles tróficos en los ecosistemas: en cada transferencia de energía, parte de esta se pierde.

Ciclo de Nutrientes y Retención

La circulación de nutrientes considera el uso, transformación, movimiento y reutilización de estos, necesarios para el desarrollo, mantenimiento y reproducción de los organismos. Este flujo se estudia debido a su importancia fisiológica, a su escasez relativa y a su influencia en la tasa de producción primaria.

Ciclo del Carbono

El carbono se mueve entre los organismos y la atmósfera por dos procesos biológicos: fotosíntesis y respiración. La fotosíntesis extrae CO₂ de la atmósfera, mientras que a través de la respiración los productores y los consumidores devuelven el CO₂. Sin embargo, una parte del carbono permanece secuestrado en el suelo, los combustibles fósiles y la turba, impidiendo el rápido regreso a la atmósfera.

En los ecosistemas marinos, el carbono se deposita en el fondo marino. Posteriormente a que el CO₂ se disuelva en el agua para ser utilizado por los productores primarios, los animales constituyen los reservorios de carbono. Un aumento de la temperatura de los océanos provocará que la retención del carbono disminuya.

Ciclo del Nitrógeno

Posee un reservorio atmosférico muy importante (N₂), pero solo los fijadores pueden utilizar esta reserva directamente (cianobacterias, bacterias de vida libre y bacterias en asociación). Durante el proceso de fijación existe un gasto energético, aquí el N₂ se reduce a amoniaco (NH₃), luego de esto ya puede ser utilizado por otros organismos. A través de la descomposición de la materia orgánica se libera amonio (NH₄⁺) y mediante un proceso de nitrificación se obtiene nitrato (NO₃^–), estos pueden ser utilizados directamente por hongos, plantas y bacterias. Finalmente, el nitrógeno sale del reservorio de materia orgánica mediante el proceso de desnitrificación.

Ciclo del Fósforo

El volumen de fósforo disponible no es muy abundante en la biósfera y no aumenta en los ecosistemas, ya que no tiene disponibilidad en una fase gaseosa (sin capacidad de reciclaje). El mayor reservorio de fósforo se encuentra en depósitos minerales y sedimentos marinos, pero en forma química no disponible para los seres vivos. Cuando este se libera es absorbido por las plantas y reciclado en los ecosistemas.

• El intercambio de nutrientes se ve afectado por el proceso de descomposición.
• La tasa de descomposición está influenciada por la temperatura, la humedad y la composición química de los residuos y el ambiente: la tasa de disponibilidad está determinada por la mineralización que ocurre en el proceso de descomposición.
• Las plantas y animales pueden modificar la distribución y circulación de los nutrientes en el ecosistema.
• La perturbación aumenta la pérdida de nutrientes en el ecosistema.

Sucesión y Estabilidad

• Sucesión ecológica: cambio gradual en las comunidades vegetales y animales en un área, posterior a una perturbación o de la creación de nuevos sustratos.
• Primaria: ocurre en zonas donde los sustratos no han sido modificados por organismos con anterioridad, es decir, en sustratos ecológicos recientemente expuestos (glaciaciones, por ejemplo).
• Secundaria: ocurre donde ha existido una perturbación muy grande y destruye la comunidad, sin embargo, no logra destruir el suelo (incendios, inundaciones, por ejemplo).
• Las primeras plantas en una secuencia de sucesiones constituyen una comunidad pionera.
• Comunidad clímax: es cuando finaliza la sucesión y las poblaciones son estables, es decir, no sufrirán mayores transformaciones y depende de las circunstancias ambientales.
• Las comunidades y ecosistemas no son estáticos y cambian en respuesta a las perturbaciones.
• Cambios en la comunidad durante la sucesión incluyen aumento en el número de especies y cambios en la composición de especies.
• Cambios en el ecosistema durante la sucesión incluyen aumento en biomasa, producción primaria, respiración y retención de nutrientes.
• La estabilidad de la comunidad puede deberse a falta de perturbación o resistencia de la comunidad o resiliencia frente a la perturbación.

Conceptos:

• Estabilidad: ausencia de cambio. Posible causa = falta de perturbación.
• Resistencia: habilidad del ecosistema o comunidad de mantener su estructura y/o función ante potenciales perturbaciones.
• Resiliencia: habilidad de la comunidad de volver a su estructura original después de la perturbación. Se basa en la sucesión.