La Biosfera y los Ecosistemas

La biosfera se define como toda la cubierta viva de la Tierra, constituyendo un gran ecosistema. Un ecosistema es una comunidad de especies diferentes que interactúan entre sí (biocenosis) y con los factores químicos y físicos que constituyen su ambiente no vivo (biotopo). Un ecosistema es una red siempre cambiante de interacciones biológicas, químicas y físicas que sustentan una comunidad.

Biomas

Los biomas son el conjunto de grandes ecosistemas que se extienden por una amplia zona geográfica, caracterizados por un clima y una vegetación característica. Se pueden clasificar en terrestres y acuáticos:

• Terrestres: selvas, sabanas, bosques esclerófilos, caducifolios, estepas, entre otros.
• Acuáticos: dulceacuícolas, de interfase como estuarios o marismas, y biomas marinos.

Nicho Ecológico

El nicho ecológico es la función que una especie realiza en el ecosistema.

Componentes Abióticos de los Ecosistemas

• Factores físicos: intensidad luminosa y sombra, temperatura media y oscilación de la temperatura, precipitación media y su distribución a través del año, viento, topografía, latitud, altitud, corrientes de agua, entre otros.
• Factores químicos: cantidad de agua y aire en el suelo, concentración de nutrientes minerales en el suelo y en el agua, concentración de sustancias tóxicas naturales o artificiales en el suelo o en el agua, salinidad para los ecosistemas acuáticos, entre otros.

Componentes Bióticos de los Ecosistemas: Niveles Tróficos

• Productores: Organismos autótrofos. En la mayoría de los ecosistemas terrestres, las plantas verdes son los productores, y en los acuáticos, el fitoplancton. Obtienen la mayoría de los nutrientes que necesitan mediante la fotosíntesis, proceso que convierte la energía solar en energía química. Algunos productores, como las bacterias especializadas, pueden utilizar compuestos inorgánicos de su ambiente y convertirlos en compuestos orgánicos sin la presencia de luz solar; esto se llama quimiosíntesis. Los autótrofos se pueden dividir en:
  • Fotosintéticos: algunos del reino moneras, algas y plantas.
  • Quimiosintéticos: bacterias que obtienen la energía para la síntesis de la materia orgánica a partir de la oxidación de ciertas moléculas inorgánicas.
• Consumidores: Son organismos heterótrofos.
  • Herbívoros: se alimentan de vegetales o de otros productores.
  • Carnívoros primarios: se alimentan solo de los consumidores primarios.
  • Carnívoros secundarios: se alimentan de animales que comen otros niveles (águila).
  • Otros:
    • Omnívoros: pueden consumir vegetales y animales, y pertenecen a varios niveles tróficos.
    • Carroñeros: se alimentan de cadáveres, como los buitres.
    • Saprofitos: se alimentan de restos vegetales y animales.
    • Detritívoros: se alimentan de restos orgánicos mezclados con minerales del suelo.
• Descomponedores: Organismos que transforman la materia orgánica en inorgánica, como bacterias y hongos.

Flujo de Energía: Parámetros Tróficos

• Biomasa: Materia orgánica que se origina en un proceso biológico y que puede ser utilizada como fuente directa o indirecta de energía. Funcionalmente, puede expresarse como el peso fresco o peso seco de materia orgánica por unidad de superficie o de volumen en cualquier nivel trófico o cualquier ecosistema.
• Producción: Biomasa que consigue sintetizar el ecosistema por unidad de superficie y por unidad de tiempo (T). P = B / T. Da idea de la biomasa disponible por unidad de tiempo que puede ser utilizada en el nivel trófico siguiente sin que peligre la estabilidad del ecosistema.
• Productividad o tasa de renovación: Indica la velocidad de renovación de la biomasa y de la eficiencia con que se transmite la energía de un nivel trófico al siguiente. Es decir, indica la productividad de nueva biomasa en cada nivel trófico en relación con la existente.

Factores Limitantes de la Producción Primaria

Cualquier requerimiento de algún factor físico o sustancia necesarios para que se efectúe la fotosíntesis. Ejemplos:

• Luz: Es imprescindible para el crecimiento vegetal. Los máximos rendimientos fotosintéticos se logran en las primeras horas de la mañana y al atardecer, cuando la luz es más difusa, y no en las horas centrales del día con luz solar directa.
• Concentración de O₂: Un aumento de este gas produce una mayor eficiencia fotosintética, pero pronto se alcanza la saturación por falta de otros nutrientes.
• Temperatura: Cada especie está adaptada a vivir en un intervalo de temperatura. Dentro de ese intervalo, la eficacia del proceso aumenta con la temperatura si los otros factores vitales están disponibles, produciéndose un crecimiento más rápido de los vegetales.

El porcentaje de energía disponible, transferido de un nivel trófico a otro, es de aproximadamente el 10%. Regla del 10%: solo alrededor del 10% de la energía procedente de un nivel trófico es útil para los organismos del nivel siguiente.

Ciclos de la Materia: Ciclos Biogeoquímicos

La materia en los ecosistemas va pasando desde el medio ambiente a los seres vivos, y de estos de nuevo al medio ambiente, siguiendo un ciclo en el que juegan un papel importante los descomponedores, que transforman la materia orgánica en inorgánica, que se incorpora al suelo.

Ciclo del Carbono

El carbono (C) es incorporado en forma de CO₂ por los productores mediante la fotosíntesis. Los consumidores incorporan el carbono al alimentarse de los productores, y los descomponedores lo hacen al actuar sobre los cadáveres y los productos de desecho. El proceso respiratorio devuelve el carbono al medio en forma de CO₂. Una parte del carbono queda precipitada en conchas y esqueletos; cuando estos organismos mueren, caen al fondo, reingresando muy lentamente el carbono en el ciclo. Otra parte del carbono es retenida en la corteza terrestre en forma de roca caliza y combustibles fósiles.

Ciclo del Nitrógeno

Los autótrofos reducen el nitrógeno (N) oxidado que reciben como nitrato a grupos amino reducidos (asimilación). Para volver a contar con nitrato, hace falta que los descomponedores lo extraigan de la biomasa, dejándolo en la forma reducida de ion amonio, proceso que se llama amonificación, y que luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificación. Pero el amonio y el nitrato son sustancias muy solubles y son arrastradas por escorrentía hasta el mar. Los continentes estarían casi desprovistos de nitrógeno si no existieran otros dos procesos en los que el N₂ está implicado. Se trata de la fijación de nitrógeno, que origina compuestos solubles a partir de N₂, y la desnitrificación, una forma de respiración anaerobia que devuelve N₂ a la atmósfera.

La fijación de nitrógeno es la conversión del nitrógeno del aire a formas distintas susceptibles de incorporarse a la composición del suelo o de los seres vivos. Fijación abiótica: la fijación natural puede ocurrir por procesos químicos espontáneos. Fijación biológica de nitrógeno: es un fenómeno fundamental que depende de la habilidad metabólica de unos organismos para tomar N₂ atmosférico y reducirlo a nitrógeno orgánico.

Ciclo del Fósforo

El fósforo (P) se halla en la corteza terrestre. Por efecto de la meteorización química, se transforma en ion ortofosfato, que es transportado en disolución por las aguas. Las plantas absorben únicamente el fósforo que está en la solución del suelo en forma de ion fosfato. El fósforo que ha sido transportado al mar es incorporado en parte por las plantas, y la mayoría precipita, desintegrándose. Los cadáveres se descomponen por efecto de los organismos descomponedores, liberándose el fósforo. En el fondo se acumulan grandes cantidades; son las llamadas trampas de fósforo, porque al acumularse en los sedimentos marinos, queda fuera del alcance de los seres vivos.

Biodiversidad

Variabilidad de organismos vivos de cualquier fuente, incluidos los ecosistemas terrestres, marinos y otros ecosistemas acuáticos, y los complejos ecológicos de los que forman parte; comprende la diversidad dentro de cada especie.

Importancia de la Biodiversidad

Sin ella, la vida humana en la Tierra sería imposible. De ella dependen: la fotosíntesis, de la que dependen a su vez la producción primaria y la producción de O₂ y eliminación de CO₂, la formación y el mantenimiento de los suelos, los ciclos biogeoquímicos, los flujos energéticos, la polinización y diseminación, el control de la erosión del suelo, determinados fenómenos simbióticos, el control de poblaciones, la alimentación humana y la obtención de productos farmacéuticos.

Principales Causas Humanas de la Desaparición de Especies

• Deterioro, destrucción y fragmentación de los hábitats.
• Introducción de especies exóticas.
• Sobreexplotación de especies.
• Contaminación de suelos, aguas y atmósfera.
• Cambio climático.
• Industrialización e intensificación agrícola y forestal.