La Tierra: Un Sistema Complejo y sus Subsistemas

La Hipótesis Gaia afirma que el planeta Tierra se comporta como un sistema. Se considera un sistema complejo, ya que está integrado por subsistemas que interaccionan entre sí:

• Atmósfera: Mezcla gaseosa que forma la capa externa del planeta.
• Geosfera: Subsistema integrado por los minerales, las rocas y el suelo.
• Biosfera: Subsistema formado por todos los seres vivos, dependientes unos de otros y de su entorno.
• Hidrosfera: Se refiere a toda el agua del planeta, incluida la que contienen los seres vivos.

La Biosfera y los Ecosistemas

La biosfera es el subsistema terrestre formado por el conjunto de seres vivos que habitan en la Tierra y todas las relaciones que se dan entre ellos. También incluye las interacciones entre los seres vivos y su entorno, así como los fenómenos que tienen lugar en él. Los componentes de la biosfera se encuentran organizados en ecosistemas. Por eso, a la biosfera también se le considera como el conjunto de todos los ecosistemas del planeta Tierra.

Un ecosistema es un sistema natural, integrado por un conjunto de organismos vivos (la comunidad o biocenosis), que interaccionan entre sí y con el medio físico (el biotopo) en el que habitan. La ciencia que se encarga de su estudio es la ecología.

Componentes del Ecosistema: El Biotopo

Se define como el medio físico natural de un ecosistema, así como sus propiedades físico-químicas. Las características dependen de los factores abióticos, es decir, carentes de vida, del ecosistema: suelo, agua, luz, temperatura, etc.

Componentes del Ecosistema: La Biocenosis

Conjunto de poblaciones de las diferentes especies que habitan un espacio definido.

Presentan unos niveles de organización:

• Especie: Conjunto de organismos semejantes que pueden reproducirse entre sí y dar lugar a individuos fértiles.
• Los individuos de una misma especie, que habitan un lugar determinado, constituyen una población.
• Un conjunto de poblaciones que conviven en un mismo ecosistema constituyen una comunidad o biocenosis.

Estructura de los Ecosistemas

Niveles Tróficos

Pertenecen a un mismo nivel trófico los organismos que comparten el mismo tipo de alimentación.

Tipos:

• Productores: Organismos autótrofos. Transforman las sustancias inorgánicas en nutrientes orgánicos (fotosintetizadores, quimiosintetizadores).
• Consumidores: Organismos heterótrofos. Consumen los nutrientes elaborados por los productores (primarios: herbívoros / secundarios: carnívoros, etc.).
• Descomponedores y mineralizadores: Organismos heterótrofos. Transforman los nutrientes en sustancias inorgánicas.

Todos los organismos productores y consumidores respiran para acceder a la energía almacenada en los nutrientes en forma de enlaces químicos.

Cadenas y Redes Tróficas

Una cadena trófica es una sucesión lineal de organismos de diferentes niveles tróficos en la que cada uno de estos organismos se alimenta del que procede.

Pirámides Ecológicas

Son una representación gráfica de la estructura general de un ecosistema. Se organizan por niveles tróficos y en la base siempre se sitúa el nivel trófico de los productores.

Tipos:

• Pirámide de biomasa (g/m²)
• Pirámide de números
• Pirámide de energía (J)

Dinámica de los Ecosistemas

El funcionamiento o dinámica de los ecosistemas depende del flujo de energía y el ciclo de la materia en ellos, es decir, de cómo circulan la materia y la energía a través de sus niveles tróficos.

Regla del 10%

Afirma que la energía que pasa de un nivel trófico al siguiente es aproximadamente un 10% de la acumulada en él.

Autorregulación de los Ecosistemas

En los ecosistemas, los organismos de la biocenosis se relacionan entre sí. Estas interacciones forman parte de los mecanismos de autorregulación de los ecosistemas.

A. Interacciones en la Biocenosis

Relaciones interespecíficas: Ocurren entre organismos de distintas especies.

Tipos:

• Predador-presa: El predador se alimenta de la presa.
• Mutualismo: Ambas poblaciones se benefician y la relación no es obligatoria.
• Simbiosis: Ambas poblaciones se benefician y la relación es obligatoria.
• Comensalismo: El comensal se beneficia.
• Parasitismo: El parásito se alimenta del hospedador, a quien perjudica (piojo-humano).
• Amensalismo: Un organismo se ve perjudicado en la relación y el otro no experimenta ninguna alteración, es decir, la relación le resulta neutra (antibióticos producidos por bacterias).
• Competencia: Ambas poblaciones son perjudicadas al competir entre ellas (plantas por la luz).

El nicho ecológico de una especie es la función que cumple un organismo en el ecosistema y que determina su estrategia de supervivencia (también es el conjunto de interacciones que establece en la comunidad).

Relaciones intraespecíficas: Ocurren entre organismos de la misma especie.

Tipos:

• Competencia: Competencia por los recursos limitados / jerarquía, territorialidad, selección natural.
• Cooperación:
  • Familiares: Reproducción y cuidado de crías / protección y solidaridad.
  • Gregarias: Búsqueda de recursos, migración / organización temporal de la población.
  • Estatales: Poblaciones estables y organizadas / estructura social.
  • Coloniales: Supervivencia / individuos unidos físicamente.

B. Interacciones entre el Biotopo y la Biocenosis

Los factores ambientales del biotopo condicionan la supervivencia y abundancia de los organismos en su hábitat. Por ello, influyen en su distribución geográfica.

• Los límites de tolerancia: Son los valores máximo y mínimo de un factor ambiental entre los que una especie puede vivir. Ambos delimitan el intervalo de tolerancia.
• Especies eurioicas: Aquellas que se caracterizan por ser poco exigentes respecto a los valores alcanzados por un determinado factor. A pesar de esto, el número máximo de individuos no acostumbra a ser muy elevado (mosca, cucaracha, humanos, etc.).
• Especies estenoicas: Aquellas que son muy exigentes respecto a los valores alcanzados por un determinado factor. Sin embargo, si se desarrollan bajo unas condiciones óptimas, el número de individuos puede llegar a ser elevado (pinsapo, árbol, etc.).

Las Adaptaciones de los Organismos

Es una característica morfológica, fisiológica o del comportamiento de una especie, que le permite incrementar sus posibilidades de supervivencia.

Tipos de Adaptaciones

• Morfológicas o anatómicas: Como por ejemplo la transformación de las extremidades de las ballenas, son aletas adaptadas al desplazamiento en el medio acuático.
• Fisiológicas o funcionales: Permite la regulación interna de la temperatura corporal, como la capa de lanilla que cubre el cuerpo del camello, evitando la llegada directa de los rayos del sol a la epidermis.
• Etológicas o de comportamiento: Se trata de adaptaciones que abarcan, entre otras, mecanismos de defensa y comportamientos relacionados con la reproducción, como por ejemplo la búsqueda de sombras.

Adaptaciones Imprescindibles

A. En el medio terrestre: Se consideran factores determinantes para la supervivencia en el medio terrestre la luz, la temperatura y la humedad atmosférica.

B. Adaptaciones en el medio acuático: Se consideran factores del medio acuático la luz, la cantidad de oxígeno disuelto en el agua, la densidad o la presión.

Los Ecosistemas Evolucionan

Sucesiones Ecológicas

Es el proceso de cambio, natural y constante, que sufre un ecosistema a lo largo del tiempo.

• Etapas iniciales o de constitución: Abundan las especies de pequeño tamaño. El nicho ecológico y la biomasa almacenada son escasas.
• Etapa intermedia o de maduración: Aparecen las poblaciones especialistas. Aumenta el número de nichos y la cantidad de biomasa almacenada. El tamaño de las especies aumenta.
• Etapa final o clímax: Constituye el máximo nivel de organización del ecosistema. La biomasa y los nichos almacenados son elevados.

Ecotono

Es la zona de transición entre dos ecosistemas limítrofes.

En los ecotonos se produce el efecto de borde, que consiste en el aumento de la diversidad y la densidad de los organismos que habitan.