La dinámica de los ecosistemas - Resumen

La dinámica de los ecosistemas

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Todos los seres vivos somos sistemas complejos y organizados que necesitamos intercambiar materia y energía con el entorno para mantener las funciones vitales. Esta interacción también incluye relaciones con los otros seres vivos.

Este concepto, que comenzó a desarrollarse entre 1920 y 1930, tiene en cuenta las complejas interacciones entre los organismos (por ejemplo plantas, animales, bacterias, protistas y hongos) que forman la comunidad (biocenosis) y los flujos de energía y materiales que la atraviesan.

La vida en la Tierra depende de este conjunto de relaciones de intercambio de materia y energía, y de su balance. Dentro de un área definida se puede observar que los seres vivos se relacionan entre sí y con su entorno. A este conjunto se le llama ecosistema, y tiene componentes bióticos (los seres vivos), y componentes abióticos (espacio disponible, agua, temperatura, luz, acidez, suelo, humedad, nutrientes, salinidad).

Un ecosistema es un sistema natural que está formado por un conjunto de organismos vivos (biocenosis) y el medio físico donde se relacionan (biotopo). Un ecosistema es una unidad compuesta de organismos interdependientes que comparten el mismo hábitat. Los ecosistemas suelen formar una serie de cadenas que muestran la interdependencia de los organismos dentro del sistema.1 También se puede definir así: «Un ecosistema consiste de la comunidad biológica de un lugar y de los factores físicos y químicos que constituyen el ambiente abiótico».

En un ecosistema, los organismos aprovechan para vivir, los recursos disponibles en su entorno, por ejemplo, el espacio para hacer madrigueras o el agua para beber. También interactúan con otros organismos, principalmente a través de la alimentación: unos se alimentan de otros.

Un ecosistema no permanece igual todo el tiempo. Las relaciones entre las diferentes partes que lo integran, se mantienen en un equilibrio dinámico. Esto quiere decir que el ecosistema funciona a través de cambios continuos en sus componentes que permiten el intercambio de materia y energía, y las relaciones entre los seres vivos, en cada uno de los diferentes momentos del día y en las distintas estaciones del año.

Cuando por algún motivo, una condición tiene un gran cambio, puede tener como consecuencia que disminuya la disponibilidad de un recurso o que desaparezca definitivamente alguna población de los seres vivos que lo forman. Un gran cambio puede darse, por ejemplo con la tala de muchos árboles en poco tiempo, deforestando un cerro, o cuando se presentan plagas.

La dinámica de los ecosistemas se estudia observando las relaciones entre los organismos y su entorno. Estas interacciones pueden ser numerosas y dependen de muchos factores.

Bioma

Un bioma es una clasificación global de áreas similares, incluyendo muchos ecosistemas, climática y geográficamente similares, esto es, una zona definida ecológicamente en que se dan similares condiciones climáticas y similares comunidades de plantas, animales y organismos del suelo, son a menudo referidas como ecosistemas de gran extensión. Los biomas se definen basándose en factores tales como las estructuras de las plantas (árboles, arbustos y hierbas), los tipos de hojas (plantas de hoja ancha y aguja), la distancia entre las plantas (bosque, selva, sabana) y el clima. A diferencia de las ecozonas, los biomas no se definen por genética, taxonomía o semejanzas históricas y se identifican con frecuencia con patrones especiales de sucesión ecológica y vegetación clímax.

La clasificación más simple de biomas es:

·         Biomas terrestres.

·         Biomas de agua dulce.

·         Biomas marinos.

Función y biodiversidad

Desde el punto de vista humano muchos ven a los ecosistemas como unidades de producción similares a los que producen bienes y servicios. Entre los bienes más comunes producidos por los ecosistemas están la madera y el forraje para el ganado. La carne de los animales silvestres puede ser muy provechosa bajo un sistema de manejo bien controlado como ocurre en algunos lugares en África del Sur y en Kenia. No se ha tenido tanto éxito en el descubrimiento y la producción de sustancias farmacéuticas a partir de organismos silvestres.

Los servicios derivados de los ecosistemas incluyen:

·         El disfrute de la naturaleza: lo cual proporciona fuentes de ingresos y de empleo en el sector turístico, a menudo referido como ecoturismo.

·         Retención de agua: facilita una mejor distribución la misma.

·         Protección del suelo: un laboratorio al aire libre para la investigación científica, etc.

Un número mayor de especies o diversidad biológica (biodiversidad) de un ecosistema le confiere mayor capacidad de recuperación porque habiendo un mayor número de especies éstas pueden absorber y reducir los efectos de los cambios ambientales. Esto reduce el impacto del cambio ambiental en la estructura total del ecosistema y reduce las posibilidades de un cambio a un estado diferente. Esto no es universal; no existe una relación comprobada entre la diversidad de las especies y la capacidad de un ecosistema de proveer bienes y servicios en forma sostenible.

Las selvas húmedas tropicales producen muy pocos bienes y servicios directos y son sumamente vulnerables a los cambios. En cambio los bosques templados se regeneran rápidamente y vuelven a su anterior estado de desarrollo en el curso de una generación humana, como se puede ver después de incendios de bosques. Algunas praderas han sido explotadas en forma sostenible por miles de años: (Mongolia, África, brezales europeos).

Redes alimentarias

La cadena trófica (del griego trophos, alimentar, nutrir)1 describe el proceso de transferencia de sustancias nutritivas a través de las diferentes especies de una comunidad biológica, en el que cada uno se alimenta del precedente y es alimento del siguiente. También conocida como cadena alimenticia o cadena alimentaria, es la corriente de energía y nutrientes que se establece entre las distintas especies de un ecosistema en relación con su nutrición.

En los ecosistemas, por su forma de nutrirse, los organismos se dividen en autótrofos, que son los que pueden producir sus nutrimentos, y heterótrofos, los que para obtener sus nutrimentos necesitan alimentarse de otros organismos y sus desechos.

Las interacciones entre todos los organismos de un ecosistema se pueden representar a través de modelos llamados cadenas alimentarias.

1.    El primer eslabón de una cadena, son los organismos autótrofos, por ejemplo, las plantas.

2.    El segundo eslabón corresponde a los organismos que se alimentan de plantas, se llaman herbívoros.

3.    El tercer eslabón está formado por los carnívoros,

4.    El cuarto por los organismos descomponedores como las bacterias, las lombrices o los hongos.

Los eslabones se conocen también con otros nombres: productores, consumidores primarios, consumidores secundarios, y al final de la cadena los descomponedores.

En una biocenosis o comunidad biológica existen:

1)    Productores primarios, autótrofos, que utilizando la energía solar (fotosíntesis) o reacciones químicas minerales (quimiosíntesis), obtienen la energía necesaria para fabricar materia orgánica a partir de nutrientes inorgánicos que toman del aire y del suelo.

2)    Consumidores, heterótrofos, que producen sus componentes a partir de la materia orgánica procedente de otros seres vivos.Las especies consumidoras pueden ser, si las clasificamos por la modalidad de explotación del recurso:

3)    Depredadores y pecoreadores. Organismos que ingieren el cuerpo de sus presas, entero o en parte. Esta actividad puede llamarse y se llama a veces predación, pero es más común ver usado este término solo para la actividad de los carnívoros, es decir, los consumidores de segundo orden o superior (ver más abajo).

4)    Descomponedores o degradadores. Los primeros son aquellos organismos saprótrofos, como bacterias y hongos, que aprovechan los residuos por medio de digestión externa seguida de absorción (osmotrofia). Los detritívoros son algunos protistas y pequeños animales, que devoran (fagotrofia) los residuos sólidos que encuentran en el suelo o en los sedimentos del fondo, así como animales grandes que se alimentan de cadáveres, que es a los que se puede llamar propiamente carroñeros.

Parásitos y comensales. Los parásitos pueden ser depredados, como lo son los pulgones de las plantas por mariquitas, o los parásitos de los grandes herbívoros africanos, depredados por picabueyes y otras aves. Los parásitos suelen a su vez tener sus propios parásitos, de manera que cada parásito primario puede ser la base de una cadena trófica especial de parásitos de distintos órdenes.

Las relaciones de alimentación pueden ser muy complicadas: un organismo productor planta puede alimentar a varios tipos de herbívoros, que a su vez son devorados por diversos tipos de carnívoros. En otras palabras, una planta puede ser el alimento de insectos y aves, los insectos pueden ser alimento de ranas y murciélagos, y las aves pueden ser consumidas por serpientes y mamíferos.

Es de notar, que en muchas especies distintas, categorías de individuos pueden tener diferentes maneras de nutrirse, que en algunos casos las situarían en distintos niveles tróficos. Por ejemplo las moscas de la familia Sarcophagidae, son recolectoras de néctar y otros líquidos azucarados durante su vida adulta, pero mientras son queresas (larvas) su alimentación típica es a partir de cadáveres (están entre los “gusanos” que se desarrollan durante la putrefacción). Los anuros (ranas y sapos) adultos son carnívoros, pero sus larvas, los renacuajos, roen las piedras para obtener algas. En los mosquitos (familia Culicidae) las hembras son parásitas hematófagas de animales, pero los machos emplean su aparato bucal picador para alimentarse de savia vegetal.

En un ecosistema, las cadenas alimentarias pueden cruzarse porque un organismo puede ser la fuente de alimentación de otros. Las redes alimentarias son modelos para representar cómo varias cadenas alimentarias están interconectadas. Por ejemplo, , el pez puede servir de alimento al felino y al mapache. Si hay algo que afecta a un eslabón, esto quedará reflejado en todos los demás seres vivos de la red.

Ciclos biogeoquímicos

Al igual que en las redes alimentarias, el flujo de materia y energía entre los diferentes componentes de un ecosistema puede representarse de forma general través de los llamados ciclos biogeoquímicos, entre los que encontramos el ciclo del carbono y el ciclo del agua.

La biogeoquímica estudia la interacción entre los compuestos geoquímicos y los organismos vivos. La biogeoquímica es necesaria para comprender el funcionamiento de los seres vivos, desde el nivel de organización celular hasta el ecosistema que conforman. Además, esta ciencia nos permite comprender el porqué de muchos de los problemas ambientales actuales (cambio climático, destrucción de la capa de ozono, contaminación), y de procesos esenciales para nuestra sociedad (producción de cultivos, reciclaje de residuos, depuración).

El desarrollo de la biogeoquímica se adapta muy bien a aquellas regiones que presentan una vegetación muy densa y donde la cartografía geológica es difícil de ser llevada a cabo por ausencia de afloramientos.

·         Biogeoquímico: Se refiere a alguna relación o actividad en la que participan seres vivos, en procesos geológicos y químicos.

En estos ciclos es evidente que si desaparece o se daña una parte, el ciclo puede quedar interrumpido y afectar a las partes restantes. A continuación encontrarás una descripción del ciclo del carbono y del agua. No debe olvidarse que nuestras actividades como seres humanos están dentro de estos ciclos, y que algunas de ellas alteran por completo su equilibrio.

Un elemento químico o molécula que es necesario para la vida de un organismo, se le llama nutriente o nutrimento. Los organismos vivos necesitan de 31 a 40 elementos químicos, donde el número y tipos de estos elementos varía en cada especie.

Los elementos requeridos por los organismos en grandes cantidades se denominan:

1)    Macronutrientes: carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, calcio, magnesio y potasio. Estos elementos y sus compuestos constituyen el 97 % de la masa del cuerpo humano, y más de 95 % de la masa de todos los organismos.

2)    Micronutrientes. Son los 30 o más elementos requeridos en cantidades pequeñas (hasta trazas): hierro, cobre, zinc, cloro, yodo, (véase también oligoelementos).

El término ciclo biogeoquímico se deriva del movimiento cíclico de los elementos que forman los organismos biológicos (bio) y el ambiente geológico (geo) e intervienen en un cambio químico.

1)    Sedimentario. También se estudian los cambios de estado de la materia que los contaminantes.

2)    Hidrológico. Proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos de la hidrósfera. Se trata de un ciclo biogeoquímico en el que hay una intervención mínima de reacciones químicas, y el agua solamente se traslada de unos lugares a otros o cambia de estado físico.

Gracias a los ciclos biogeoquímicos, los elementos se encuentran disponibles para ser usados una y otra vez por otros organismos; sin estos ciclos los seres vivos se extinguirían por esto son muy importantes.

El ciclo del agua

El agua es necesaria para los organismos porque proporciona un medio adecuado para que se lleven a cabo todas sus funciones biológicas. Un organismo sin el agua suficiente muere deshidratado.

El agua utilizada por los organismos puede provenir de varias fuentes: del suelo, del aire como la que utilizan las plantas, de los alimentos, o del consumo directo en su forma líquida como en el caso de los animales terrestres.

Los seres vivos eliminan parte del agua de su organismo por la transpiración, que la libera en forma de vapor hacia la atmósfera. Cuando el calor del Sol calienta la superficie de los mares, ríos, lagos y otros cuerpos de agua, se produce vapor de agua, que también se incorpora a la atmósfera.

Al enfriarse en la atmósfera, el vapor de agua forma las nubes, cuyas pequeñas gotas se van uniendo unas a otras hasta que son tan grandes que caen en forma de lluvia, nieve o granizo. Esta lluvia aporta agua a los ríos, lagos y mares, se acumula en cavidades subterráneas y llega al suelo de donde los seres vivos la toman, con lo cual se cierra el ciclo.

 El ciclo hidrológico está dividido en dos ciclos: el ciclo interno y el ciclo externo. El ciclo interno consiste en lo siguiente: El agua de origen magmático formada mediante reacciones químicas en el interior de la tierra sale a través de volcanes y fuentes hidrotermales, y se mezcla con el agua externa. Se termina cuando el agua de los océanos se introduce por las zonas de subducción hasta el manto.

Los principales procesos implicados en el ciclo del agua son:

1.º Evaporación: El agua se evapora en la superficie oceánica, sobre la superficie terrestre y también por los organismos, en el fenómeno de la transpiración en plantas y sudoración en animales. Los seres vivos, especialmente las plantas, contribuyen con un 10 % al agua que se incorpora a la atmósfera. En el mismo capítulo podemos situar la sublimación, cuantitativamente muy poco importante, que ocurre en la superficie helada de los glaciares o la banquisa.

2.º Condensación: El agua en forma de vapor sube y se condensa formando las nubes, constituidas por agua en gotas minúsculas.

3.º Precipitación: Se produce cuando las gotas de agua que forman las nubes se enfrían acelerándose la condensación y uniéndose las gotas de agua para formar gotas mayores que terminan por precipitarse a la superficie terrestre en razón a su mayor peso. La precipitación puede ser sólida (nieve o granizo) o líquida (lluvia).

4.º Infiltración: Ocurre cuando el agua que alcanza el suelo, penetra a través de sus poros y pasa a ser subterránea. La proporción de agua que se infiltra y la que circula en superficie (escorrentía) depende de la permeabilidad del sustrato, de la pendiente y de la cobertura vegetal. Parte del agua infiltrada vuelve a la atmósfera por evaporación o, más aún, por la transpiración de las plantas, que la extraen con raíces más o menos extensas y profundas. Otra parte se incorpora a los acuíferos, niveles que contienen agua estancada o circulante. Parte del agua subterránea alcanza la superficie allí donde los acuíferos, por las circunstancias topográficas, intersecan (es decir, cortan) la superficie del terreno.

5.º Escorrentía: Este término se refiere a los diversos medios por los que el agua líquida se desliza cuesta abajo por la superficie del terreno. En los climas no excepcionalmente secos, incluidos la mayoría de los llamados desérticos, la escorrentía es el principal agente geológico de erosión y de transporte de sedimentos.

6.º Circulación subterránea: Se produce a favor de la gravedad, como la escorrentía superficial, de la que se puede considerar una versión. Se presenta en dos modalidades:

Primero, la que se da en la zona vadosa, especialmente en rocas karstificadas, como son a menudo las calizas, y es una circulación siempre pendiente abajo.

Segundo, la que ocurre en los acuíferos en forma de agua intersticial que llena los poros de una roca permeable, de la cual puede incluso remontar por fenómenos en los que intervienen la presión y la capilaridad.

7.º Fusión: Este cambio de estado se produce cuando la nieve pasa a estado líquido al producirse el deshielo.

8.º Solidificación: Al disminuir la temperatura en el interior de una nube por debajo de 0 °C, el vapor de agua o el agua misma se congelan, precipitándose en forma de nieve o granizo, siendo la principal diferencia entre los dos conceptos que en el caso de la nieve se trata de una solidificación del agua de la nube que se presenta por lo general a baja altura. Al irse congelando la humedad y las pequeñas gotas de agua de la nube, se forman copos de nieve, cristales de hielo polimórficos (es decir, que adoptan numerosas formas visibles al microscopio), mientras que en el caso del granizo, es el ascenso rápido de las gotas de agua que forman una nube lo que da origen a la formación de hielo, el cual va formando el granizo y aumentando de tamaño con ese ascenso. Y cuando sobre la superficie del mar se produce una manga de agua (especie de tornado que se produce sobre la superficie del mar cuando está muy caldeada por el sol) este hielo se origina en el ascenso de agua por adherencia del vapor y agua al núcleo congelado de las grandes gotas de agua. El proceso se repite desde el inicio, consecutivamente por lo que nunca se termina, ni se agota el agua.

El ciclo del carbono

El carbono es el elemento químico que forma los materiales de los que están constituidos los seres vivos. El carbono combinado con el oxígeno forma un compuesto: el dióxido de carbono (CO2), que está en el aire de la atmósfera.

A través de la fotosíntesis, las plantas y muchos microorganismos utilizan el dióxido de carbono del aire y producen los compuestos biológicos básicos para la vida. Los organismos que no realizan la fotosíntesis tienen que recurrir a los productores primarios para su nutrición. Así, el carbono incorporado en la fotosíntesis pasa a los siguientes eslabones de la cadena, formando parte de las estructuras de todos los seres vivos. Con la respiración, todos los seres vivos liberan dióxido de carbono a la atmósfera, lo que completa el ciclo.

Además, los seres humanos utilizamos combustibles como la leña, la gasolina, el diesel en diversas actividades. Cuando estos combustibles se queman, se desprende dióxido de carbono que también participa en el ciclo del carbono.

El carbono también forma parte del suelo y las rocas. En el medio marino hay una parte de CO2 disuelta en el agua que forma sales. Algunos organismos marinos utilizan el CO2 en la fotosíntesis, estableciendo cadenas alimentarias equivalentes las que vemos en ambientes terrestres. Una parte del carbono del mar viene de la atmósfera, pero otra parte se produce en erupciones volcánicas submarinas.

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Bibliografia

www.wikipedia.org

www.libros.conaliteg.gob.mx

Enciclopedia Microsoft® Encarta® 2003. © 1993-2002 Microsoft Corporation.

www.fotolia.com 

Nueva Enciclopedia Tematica Grolier 2012

https://www.ecured.cu 

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