1. Conceptos básicos
2. Los factores ecológicos
2.1. Factor limitante y valencia
ecológica
3. Principales factores
abióticos. El biotopo
4. Factores bióticos. La
biocenosis
4.1. El estudio
de las poblaciones
4.2. El
crecimiento de la población
4.3.
Estrategas de la r y de la K
4.4.
Relaciones intraespecíficas
5. Dinámica de los ecosistemas
5.1. Cadenas y
redes tróficas
5.2. Flujo de
energía
5.3.
Interacciones interespecíficas
6. Ciclos biogeoquímicos
6.1. Ciclo del
carbono
6.2. Ciclo del
Nitrógeno
6.3. Ciclo del
fósforo
6.3. Ciclo del
azufre
7. Sucesión ecológica
7.1.
Características de la sucesión
7.2. La
regresión
8. La biodiversidad
8.1. Necesidad
de la biodiversidad
8.2. Causas de
la pérdida de la biodiversidad
8.3. Medidas
para evitar la pérdida de biodiversidad
9. Los ecosistemas humanos
1. Conceptos básicos
Ecología. Ciencia
que estudia las relaciones entre los seres vivos y de éstos con el medio
físico-químico que les rodea. Es la ciencia que estudia los ecosistemas.
Ecosfera. Es el ecosistema global. Abarca todos los seres vivos
(biosfera) y las interacciones entre ellos y con la tierra, el agua y la
atmósfera.
Biosfera. Engloba a todos los organismos vivos de la Tierra. Reúne
Ecosistema. Conjunto de relaciones que establecen entre los seres
vivos y de estos con el físico-químico
en el que habitan. El ecosistema está formado por:
- Biocenosis o Comunidad. Es el conjunto de seres vivos de un ecosistema.
- Biotopo. Es el conjunto de factores físico-químicos del ecosistema.
Población. Conjunto de seres vivos de la misma especie que viven
juntos en un lugar y en un tiempo determinados.
Hábitat. Área o lugar físico en los que vive una especie.
Nicho ecológico. Función que desempeña en el ecosistema. Por
ejemplo, un ratón de bosque ocupa el nicho de pequeño roedor que come semillas
y una lechuza ocupa el nicho de ave rapaz que se alimenta de pequeños
roedores, que son las funciones que cumplen en el ecosistema.
2. Los factores ecológicos
Son el conjunto de factores que
influyen en el desarrollo de una especie, u organismo en el ambiente en el que
vive. Pueden ser:
-
Factores
abióticos. Constituyen el biotopo. Son los factores físico-químicos que
influyen en el desarrollo de una especie. Son la luz, Tª, humedad…
-
Factores
bióticos. Conjunto de seres vivos que influyen en el desarrollo de una
especie. Son las relaciones intraespecíficas e interespecíficas.
El exceso o defecto de un factor
puede impedir el desarrollo de una especie. Llamamos límites de tolerancia a los valores máximo y mínimo de un factor
dentro de los cuales una especie puede vivir. Estos límites constituyen el intervalo de tolerancia.
2.1. Factor limitante y valencia ecológica
Factor ecológico que se encuentra
por encima del nivel de tolerancia, o bien por debajo de un mínimo crítico,
condicionando el éxito de una especie.
Los factores limitantes de los ecosistemas terrestres son principalmente
el agua, la temperatura y los nutrientes.
En los ecosistemas acuáticos son la luz, que disminuye con la profundidad,
los elementos nutritivos, que se depositan en el fondo y sólo ascienden
mediante movimientos verticales del agua, y el oxígeno.
La ley del mínimo establece que el crecimiento de una especie vegetal se
ve limitado por un único elemento que se encuentra en cantidad inferior a la
mínima necesaria y que actúa como factor limitante.
Valencia ecológica. Intervalo de tolerancia de una especie respecto
a un factor cualquiera del medio que actúa como factor limitante. Según su
valencia clasificamos las especies en:
-
Estenoicas.
Valencia pequeña, coloniza pocos ambientes
-
Eurioicas.
Valencia grande. Coloniza muchos ambientes.
Cuando se trata de un factor
concreto, se escribe el prefijo euri- o esteno- y, a continuación, el factor
ambiental. Euritermo / estenotermo, eurihialino / estenohialino..)
3. Principales factores abióticos. El biotopo
- La luz: condiciona la
proliferación de organismos fotosintéticos. Por ejemplo, una elevada
luminosidad favorece el crecimiento de algas en un ecosistema acuático.
- El agua: los seres vivos
necesitan agua para vivir pero también existen adaptaciones a lugares áridos.
- La temperatura media y sus
cambios: normalmente, las especies de un ecosistema están adaptadas a un
determinado margen de temperaturas.
- La salinidad del agua: las
aguas oceánicas tienen un contenido en sales muy estable, mientras que las
aguas continentales son muy heterogéneas, dependiendo de las características de
los suelos por donde circulan.
- El pH: depende de la
composición de los elementos que forman el suelo y las sustancias que el agua
contiene en disolución.
4. Factores bióticos. La biocenosis
4.1. El estudio de las poblaciones
Para conocer las características
de las poblaciones, es necesario tener en cuenta las siguientes variables:
. Tamaño de la población (N): es el total de individuos que forman
parte de una población.
. Densidad ecológica: es el número de individuos por unidad de superficie
o volumen ocupada o hábitat. La densidad de población ha de mantenerse en
equilibrio para la supervivencia de la especie. Una densidad de población muy
pequeña puede dificultar los mecanismos de reproducción sexual, ya que puede
resultar difícil el encuentro entre individuos de diferente sexo.
. Tasa de natalidad (b): corresponde al número de individuos que
nacen en un período de tiempo determinado.
. Tasa de mortalidad (m): es el número de individuos que mueren en un
período de tiempo determinado.
Las tasas de natalidad y
mortalidad varían en función de diversos factores, como la disponibilidad de
nutrientes, los depredadores que actúan sobre la población…
· Tasa de inmigración (i): corresponde al número de individuos que se
incorporan a la población, procedentes de otros lugares.
. Tasa de emigración (e): es el número de individuos de la población original
que la abandonan y se marchan hacia otro lugar.
La valoración global de todos los
aumentos y disminuciones de población debidos a la natalidad, mortalidad, inmigración y emigración
nos da el valor del crecimiento de una
población determinada.
∆N/∆ t = B - M + I - E = (b. N) - (m. N) + (i .
N) - (e. N)
Tasa de crecimiento
Según su tasa de crecimiento, una
población puede presentarse en expansión, estable o en regresión.
Si suponemos que en una población
no existe inmigración ni emigración, la ecuación anterior quedaría:
∆ N/∆t =
B - M = (b. N) - (m. N) = (b - m) . N
y si se hace b - m = r, ∆N/∆t = r.N
El factor r se denomina tasa de
crecimiento y representa el aumento o disminución del número de individuos
de una población. El valor máximo que puede alcanzar r se denomina potencial biótico.
4.2. El crecimiento de la población
. Crecimiento exponencial: Una población que tuviese un crecimiento
ajustado a la última ecuación aumentaría exponencialmente. Este tipo de
crecimiento se denomina exponencial o
logarítmico.
La curva exponencial presupone un
crecimiento ilimitado de la población, pero, en la realidad, esto no puede
darse en un medio limitado, pues siempre existe una o varias condiciones del
medio que actúan como factores limitantes del crecimiento.
. Crecimiento en curva sigmoidal o curva logística: En la realidad
el crecimiento de una población se asemeja más a una curva de tipo sigmoidal.
La ecuación del crecimiento logístico, cuya representación gráfica es la curva
sigmoidal, es la siguiente:
∆N/∆t = r.N (K - N/K)
K (capacidad de carga) es el
valor máximo que puede alcanzar N, y viene determinado por la máxima capacidad
del medio para soportar a la población.
. Resistencia ambiental: La expresión K – N/K se denomina factor de
resistencia ambiental.
-
Si el número de individuos N es pequeño, K – N/K tiene
un valor próximo a uno, y la población crece de forma exponencial (corresponde
a la primera parte de la curva).
-
Si N aumenta, K – N/K se aproxima paulatinamente a
cero, por lo que, en la segunda parte de la curva, el crecimiento se ralentiza
hasta llegar a detenerse cuando el valor de N se aproxima mucho al de K.
La parte exponencial de la curva
sigmoidal representa un tipo de crecimiento poblacional típico de la
colonización de un medio virgen por un organismo. La parte asintótica
corresponde, en cambio, al período de estabilización de la población.
. Fluctuaciones
En las poblaciones estables se
acostumbran a producir fluctuaciones, o modificaciones del número de
individuos.
Las fluctuaciones pueden surgir
de manera imprevista o seguir unas variaciones periódicas en cada población.
Las fluctuaciones se producen a causa de cambios ambientales, de migraciones
o por la acción de los depredadores.
. Cambios ambientales: pueden comportar un incremento o una disminución
de una población. Por ejemplo, el aumento de fosfatos en un lago, que es un
fenómeno muy frecuente en verano, puede provocar el crecimiento exagerado del
plancton durante unos días.
. Migraciones: son los desplazamientos de los individuos de una población
provocados por alteraciones en su hábitat natural. Pueden darse de manera
ocasional o de forma regular y cíclica. Un ejemplo de fluctuaciones cíclicas
son las migraciones de las aves. Es el caso de las golondrinas, que, en otoño,
emigran desde nuestras latitudes hasta el norte de África.
. Variaciones en la proporción de depredadores y presas: la variación
en el número de individuos de cualquiera de las dos poblaciones puede causar un
desequilibrio, tal como veremos al tratar las relaciones interespecíficas.
4.3. Estrategas de la r y de la
K
En función de su estrategia de
crecimiento podemos distinguir dos tipos de poblaciones:
- Estrategas de la K. Sonla K. Estas poblaciones
tienen curvas de crecimiento con forma de "S". En general, corresponden
a organismos grandes que presentan una tasa de crecimiento (r) pequeña. Muchos
vertebrados (elefantes, ciervos, delfines, ballenas...) y los árboles son
estrategas de la "K".
Estrategas de la r. Son poblaciones oportunistas que se
caracterizan porque el efectivo de la población tiene importantes
fluctuaciones en el tiempo. Generalmente, se trata de poblaciones de especies
de tamaño pequeño que presentan una tasa de crecimiento (r) alta, por lo que
se llaman estrategas de la "r". Las curvas de crecimiento de las
poblaciones oportunistas tienen forma de "J", pues crecen con mucha
rapidez. Son oportunistas los organismos planctónicos, las gramíneas y otras
muchas plantas herbáceas, la mayoría de los peces, los insectos, los roedores,
etc.
4.4. Relaciones intraespecíficas
Entre los individuos de una
población se produce competencia por
la obtención de alimento, la reproducción, etc. Sin embargo, a pesar de la
competencia y como consecuencia de los beneficios que supone para individuos
de la misma especie la formación de grupos, éstos forman asociaciones, con características
diferentes:
. Familiar. Formada por individuos estrechamente emparentados entre
sí y que, en general, tiene como finalidad facilitar la procreación y el
cuidado de las crías. Hay diferentes tipos de asociaciones familiares:
parental, formada por los padres y la prole; matriarcal, formada por la madre
y la descendencia, y filial, formada exclusivamente por la prole.
. Colonial. Formada por individuos procedentes de un único
progenitor y que permanecen unidos. Es típica de pólipos y medusas. Si todos
los individuos de la colonia son iguales, se denomina homomorfa, y si son distintos y están especializados en funciones
diferentes, se denomina heteromorfa.
. Gregarias. Formadas por individuos no necesariamente emparentados,
que se unen más o menos tiempo, con diferentes fines: búsqueda de alimento,
defensa, reproducción, emigración, etc. Si los grupos están formados por
mamíferos, aves o peces, reciben el nombre de manadas, bandadas o bancos,
respectivamente.
. Estatales. Formadas por individuos que constituyen auténticas
sociedades, en las que se observa una jerarquización y una distribución del
trabajo. Es típica de los llamados insectos sociales.
Las poblaciones de una especie
pueden tener diferentes formas de
distribución, según cómo sean las relaciones que se dan entre los individuos:
Distribución al azar
Se da en algunas especies
solitarias con pocos requerimientos ambientales, y en ambientes uniformes. Un
ejemplo de distribución de este tipo es la de algunas especies de moluscos
marinos.
Distribución regular
Entre los individuos se mantiene
una distancia más o menos constante; en el caso de los animales, corresponde al
territorio que marcan y defienden para poder cazar.
Es típica de carnívoros
solitarios y aves.
Distribución de contagio
Es la más frecuente en la
naturaleza. Los individuos forman grupos por diversos motivos: defensa,
migraciones, reproducción... Es el caso de los enjambres de abejas, que se
forman cuando necesitan colonizar una nueva zona.
5. Dinámica de los ecosistemas
Los ecosistemas son unidades de
funcionamiento de la biosfera, por tanto, son sistemas. Para poder funcionar
requieren energía, que procede del Sol.
La energía solar sólo es captada
y transformada por los organismos productores mediante la fotosíntesis y/o la
quimiosíntesis. Por este motivo, los productores son el inicio de cualquier
cadena trófica y de ellos dependen los demás seres vivos de un ecosistema.
Esta dependencia es una pequeña
muestra de la gran organización que presentan los ecosistemas y que posibilita
la transferencia de energía de unos seres vivos a otros.
5.1. Cadenas y redes tróficas
Las transferencias de materia y
energía en un ecosistema se realizan a través de relaciones tróficas o
alimentarias que puedan representarse mediante modelos de cadenas y redes
tróficas.
5.1.1. Cadenas tróficas
Una cadena alimentaria está
constituida por diversos niveles
tróficos. Los organismos de cada uno de estos niveles se alimentan de los
organismos del nivel inmediatamente anterior.
El primer nivel de una cadena
siempre está ocupado por los organismos
autótrofos, que se denominan productores,
y lo forman principalmente plantas y algas.
Los organismos heterótrofos se
sitúan en los otros niveles y reciben el nombre de consumidores. Hay diversos
niveles de consumidores:
. El primer nivel de
consumidores, o consumidores primarios,
está constituido por los animales herbívoros, que obtienen el alimento
directamente de las plantas o los productores.
. El segundo nivel de
consumidores, o consumidores secundarios,
es el formado por los carnívoros que se alimentan de animales herbívoros.
. Los niveles superiores (consumidores terciarios, cuaternarios, etc.)
lo integran carnívoros que se alimentan de otros carnívoros.
Entre los organismos consumidores
existe una gran variedad de grupos que se distinguen por la composición de su
dieta.
De este modo, se habla de seres omnívoros, que son los que se alimentan
tanto de materia vegetal como animal; hematófagos,
que se alimentan de componentes de la sangre; necrófagos o carroñeros, que obtienen su alimento de la materia
muerta; etc.
Respecto a la materia, también se
produce una transferencia de un ser vivo a otro, y con la muerte, la materia de
todos los seres vivos llega a los descomponedores,
de los cuales distinguimos dos grupos:
. Organismos transformadores, un grupo constituido por hongos y bacterias
que transforman la materia orgánica compleja en materia orgánica más sencilla y
una pequeña parte de materia inorgánica.
. Organismos mineralizadores, que comprende los grupos de bacterias
que transforman la materia inorgánica en materia aprovechable por los
organismos productores.
5.1.2. Redes tróficas
Una especie de un nivel trófico
normalmente se alimenta de más de una especie del nivel inferior. Por ejemplo,
un pato puede alimentarse de hojas y semillas de diversas especies vegetales,
así como de gusanos y caracoles. Además, cada especie puede ser fuente de
alimento de diversas especies.
Por esta razón, las cadenas
tróficas se complementan con las otras cadenas alimentarias interconectadas, de
manera que se forma una red trófica.
En cada nivel trófico se produce
una transferencia de energía de un ser vivo a otro. Cada ser vivo utiliza esta
energía para llevar a cabo las funciones vitales, con lo cual esta energía se
disipa y no queda a disposición de los niveles tróficos superiores.
5.2. Flujo de energía
De toda la energía solar que
llega a la Tierra ,
sólo una parte (un 1 %) se incorpora a la biosfera y circula a través de ella.
Esta porción de energía se denomina energía endosomática, y los organismos fotosintéticos son los únicos seres
vivos capaces de captarla y transformarla en energía química. Todos
los organismos utilizan esta energía
química para llevar a cabo sus funciones de crecimiento y reproducción. Al
final, toda la energía se disipa en forma de calor. (Esquema del flujo de energía)
El resto de la energía solar que
recibe la superficie terrestre no es aprovechada directamente por los seres
vivos y recibe el nombre de energía exosomática,
que es la responsable de la circulación de los vientos, las corrientes
marinas, etc.
La energía fluye desde los
organismos autótrofos a los heterótrofos mediante diversas transformaciones y,
finalmente, se disipa al medio físico. El
flujo de energía es abierto y unidireccional.
5.2.1. Biomasa, Producción y Productividad
- Biomasa. Es la masa de la biocenosis medida por unidad de
superficie o de volumen.
Es la cantidad en peso de materia
orgánica de cualq uier nivel
trófico o de todo el ecosistema. Se mide en masa por unidad de superficie o
volumen, en peso seco o fresco. (mg/m3; Kg/ha; Kcal/cm2 etc.)
- Producción, Es la biomasa (energía) fijada por unidad de tiempo.
Representa la cantidad de biomasa
(energía) disponible por unidad de tiempo que puede ser utilizada por el
siguiente nivel trófico.
Se puede cuantificar de dos
formas:
Producción primaria: es la energía fijada (aumento de biomasa) por
los organismos autótrofos por unidad de tiempo.
Producción secundaria: Aumento de biomasa por unidad de tiempo en descomponedores y consumidores.
En los dos casos hay que
diferenciar entre:
Producción bruta (Pb): es la cantidad total de biomasa fijada por unidad de tiempo. En el caso
de los productores (Producción primaria bruta) representa el total fotosintetizado
por unidad de tiempo.
Producción neta (Pn): es la biomasa almacenada en cada nivel trófico por unidad de tiempo. Representa el aumento de biomasa por unidad de
tiempo. Se obtiene restando la producción bruta de la energía consumida en la
respiración (R) (el mantenimiento).
Pn = Pb – R
- Regla del 10%. La energía que pasa de un eslabón a otro es
aproximadamente el 10% de la acumulada en él.
- Producción neta del ecosistema
Permite conocer el grado de
madurez de un ecosistema. Se calcula restando la respiración total de la producción
bruta. Es igual a la energía que fijan
los productores menos la que utilizan en la respiración, tanto ellos
como los consumidores.
PNE = Pb – (Ra + Rh)
Pueden darse tres situaciones:
. Ecosistema en equilibrio o maduro la materia que nace es igual a la
que muere, siendo la producción bruta similar a la respiración total; en ese
caso, la producción neta del ecosistema será igual o muy próxima a cero (PNE =
O).
. Ecosistema joven la producción bruta es mayor que la respiración.
La producción total es positiva (PNE>O). Ello ocurre en ecosistemas
jóvenes, en evolución, en los que tiene lugar un incremento de biomasa.
. Ecosistemas contaminados o
en regresión. Sufren una explotación excesiva, la producción total será
negativa (PNE
- Productividad. Es la relación entre la producción y la biomasa.
Representa la velocidad con que se renueva la biomasa. Permite conocer los
límites de la explotación. Da una visión de la velocidad que tarda en renovarse
la biomasa., por lo que recibe el nombre de tasa de renovación.
- Tiempo de renovación. Es la relación inversa a la productividad.
Es el tiempo que tarde en renovarse un nivel trófico o sistema. Se mide en
días, años…
- Eficiencia
De la cantidad total de energía
lumínica que llega a la biosfera, los productores utilizan únicamente un 1 por
100, que es el rendimiento promedio de la fotosíntesis. El término eficiencia se usa para indicar el
porcentaje de esta energía que pasa a los niveles tróficos superiores.
La producción primaria neta de la
vegetación terrestre es menos del 50 por 100 de la bruta. En cuanto a la
producción secundaria, los valores de eficiencia son aún menores: como término
medio sólo el l0% por 100 de la energía disponible en un nivel trófico pasa al
nivel siguiente. En el caso de los herbívoros el porcentaje de energía obtenida
de la vegetación es aún menor, pues la materia vegetal contiene muchas partes
de difícil aprovechamiento o digestión.
5.2.2. Pirámides ecológicas
Son gráficas en las que se
representan algunos parámetros de un ecosistema como el número de individuos,
la biomasa, ola energía. Cada nivel trófico se representa en un rectángulo cuya
área es proporcional al valor del parámetro ecológico representado.
Las pirámides de biomasa representan la masa total de los seres vivos
que existe en cada nivel trófico. Existen casos en que estas pirámides pueden
estar invertidas: en un ecosistema acuático, donde la tasa de renovación del
fitoplancton sea muy elevada, puede ocurrir que, en cierto instante, la
biomasa del mismo sea muy inferior a la del zooplancton, tras haber sido comido
por este último. Sin embargo, poco tiempo después, el fitoplancton se regenera
y sirve de nuevo de sustento al zooplancton.
Las pirámides de números son menos significativas, ya que no tienen en
cuenta el tamaño de los organismos. Representan el número de individuos de
cada nivel trófico. En muchos casos están invertidas, como ocurre con un
árbol, que sustenta a muchas aves, insectos, mamíferos, etc.
Las pirámides de energía o de producción indican la cantidad de
energía que existe en un nivel trófico y la que pasa al nivel siguiente. Esta
pirámide no puede invertirse en ningún caso, ya que la energía que posee un
nivel que sustenta a otro superior siempre es mayor.
5.3. Interacciones interespecíficas
Las interacciones que se
establecen entre especies que pertenecen a una misma comunidad pueden
clasificarse en función de las consecuencias que tienen sobre las especies
relacionadas. Se simbolizan por: 0 (cuando las consecuencias para la especie
carecen de importancia), + (cuando la interacción supone un beneficio) y -
(cuando la interacción supone un perjuicio, siendo un factor negativo a añadir
a la ecuación de crecimiento).
|
Tipo de interacción
|
Especie 1
|
Especie 2
|
|
Neutralismo
|
0
|
0
|
|
Competencia
|
-
|
-
|
|
Parasitismo
|
+
|
-
|
|
Depredación
|
+
|
-
|
|
Comensalismo
|
+
|
O
|
|
Mutualismo o simbiosis
|
+
|
+
|
a) Neutralismo. Cuando dos especies no interaccionan.
b) Competencia. Cuando ambas poblaciones tienen algún tipo de
efecto negativo una sobre la otra. Es especialmente acusada entre especies con
estilos de vida y necesidades de recursos similares. Ej: poblaciones de
paramecios creciendo en un cultivo común; aviones golondrinas y vencejos
compiten por los insectos.
Hay un principio general en
ecología que dice que dos especies no pueden coexistir en un medio determinado
si no hay entre ellas alguna diferencia ecológica. Si no hay diferencias una
acaba desplazando a la otra.
b) Depredación.
Se da cuando una población vive a
costa de cazar y devorar a la otra (presas). En el funcionamiento de la
naturaleza resulta beneficiosa para el conjunto de la población depredada ya
que suprimen a los individuos no adaptados o enfermos y/o previenen la
superpoblación. Ej: El guepardo-gacelas o las águilas de los conejos. (Figura depredador-presa)
c) Parasitismo.
Es similar a la depredación, pero
el término parásito se reserva para designar pequeños organismos que viven
dentro (endoparásito) o sobre un ser vivo (ectoparásito) de mayor tamaño
(hospedador o huésped), perjudicándole.
Son ejemplo de esta relación las
tenias, los mosquitos, garrapatas, piojos o el muérdago
d) Comensalismo. Una especie, el comensal, se beneficia al
alimentarse de los restos de de comida de un depredador. (Los buitres y la
carroña)
e) Inquilinismo
Una especie obtiene beneficio
cuando se aloja o protege en otra, que no obtiene ni ventaja, ni perjuicio. (Peces
aguja en el interior de pepinos de mar)
f) Mutualismo y simbiosis
Es el tipo de relación en el que
dos especies se benefician. En el mutualismo la relación no es obligada
(especies que dispersan frutos), mientras que en la simbiosis sí (líquenes,
micorrizas).
6. Ciclos biogeoquímicos
A diferencia de la energía el ciclo de la materia es cerrado.
Los ciclos biogeoquímicos son los recorridos más o menos largos que
realizan los elementos químicos que forman parte de los seres vivos. Los
elementos pasan de la biosfera (seres vivos a otros sistemas como la atmósfera,
la litosfera o la hidrosfera, es decir, circulan entre la biocenosis hasta el
biotopo).
En función del medio en el que se
acumulan se clasifican en:
- Ciclos de elementos gaseosos, como el nitrógeno
y el carbono. Su depósito es la atmósfera. Los elementos circulan con
rapidez por los diferentes compartimentos del ciclo.
- Ciclos de elementos sedimentarios como el fósforo y el azufre. Su depósito es la corteza terrestre. Son lentos y limitan el desarrollo de los seres vivos.
- Ciclos de elementos sedimentarios como el fósforo y el azufre. Su depósito es la corteza terrestre. Son lentos y limitan el desarrollo de los seres vivos.
6.1. Ciclo del carbono
- El carbono se encuentra en la atmósfera
forma de dióxido de carbono, en la hidrosfera,
como ión carbonato o bicarbonato y en la litosfera
como constituyente de las rocas carbonatadas o en forma de combustible fósil,
como el carbón y el petróleo.
- Gracias a la fotosíntesis,
las plantas verdes captan el carbono a partir del dióxido de carbono atmosférico
y lo integran en sus tejidos. Los consumidores, al alimentarse de las plantas,
lo incorporan a su cuerpo. El carbono es retenido por el organismo hasta su
muerte. Ocurrida ésta, sus restos son utilizados por los descomponedores.
- La respiración produce
dióxido de carbono que, de esa forma, vuelve a la atmósfera. Parte se encuentra
en forma de rocas calizas, arrecifes calcáreos y combustibles de origen
orgánico, como el petróleo, donde puede quedar retenido mucho tiempo. Las
erupciones volcánicas que afecten a rocas calizas, la combustión del carbón y
del petróleo y los incendios forestales, producen un aumento en el dióxido de
carbono atmosférico.
6.2. Ciclo del Nitrógeno
- Los organismos emplean el nitrógeno en la síntesis de proteínas,
ácidos nucleicos y otras moléculas fundamentales del metabolismo.
- Su reserva fundamental es la atmósfera, en donde se encuentra en
forma de N2, pero esta molécula no puede ser utilizada directamente por la
mayoría de los seres vivos.
- Algunas bacterias y
cianobacterias convierten el N2 atmosférico en otras formas químicas (primero
en amoniaco y posteriormente en nitritos y nitratos) asimilables por las plantas
(fijación del nitrógeno).
Una de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en nódulos de las raíces de
las leguminosas (alfalfa, alubia, etc.) por lo que estas plantas producen un
abonado natural de los suelos.
- El amonio (NH4+) y el nitrato (NO3-) lo pueden
tomar las plantas por las raíces y usarlo en su metabolismo. Usan esos átomos
de N para la síntesis de las proteínas y ácidos nucleicos. Los animales
obtienen su nitrógeno al comer a las plantas o a otros animales.
- En el metabolismo de los compuestos nitrogenados en los animales
acaba formándose ión amonio que es muy tóxico y debe ser eliminado. Esta
eliminación se hace en forma de amoniaco (algunos peces y organismos
acuáticos), o en forma de urea (el hombre y otros mamíferos) o en forma de
ácido úrico (aves y otros animales de zonas secas). Estos compuestos van a la
tierra o al agua de donde pueden tomarlos de nuevo las plantas o ser usados por
algunas bacterias.
- Hay otras bacterias que producen desnitrificación,
convirtiendo los compuestos de N en N2, lo que hace que se pierda de nuevo
nitrógeno del ecosistema a la atmósfera.
El N suele ser un elemento que es factor
limitante de la productividad de muchos ecosistemas. Tradicionalmente se
han abonado los suelos con nitratos para mejorar los rendimientos agrícolas.
Durante muchos años se usaron productos naturales ricos en nitrógeno como el
guano o el nitrato de Chile. Desde que se consiguió la síntesis artificial de
amoniaco fue posible fabricar abonos nitrogenados que se emplean actualmente en
grandes cantidades en la agricultura que pueden producir eutrofización.
6.3. Ciclo del fósforo
- Forma parte de muchas moléculas orgánicas. Su reserva fundamental en
la naturaleza es la corteza terrestre.
Por meteorización de las rocas o sacado por las cenizas volcánicas, queda
disponible para que lo puedan tomar las plantas. Con facilidad es arrastrado
por las aguas y llega al mar. Parte del que es arrastrado sedimenta al fondo
del mar y forma rocas que tardarán millones de años en volver a emerger y liberar
de nuevo las sales de fósforo.
- Otra parte es absorbido por el plancton que, a su vez, es comido por
organismos filtradores de plancton, como algunas especies de peces. Cuando
estos peces son comidos por aves que tienen sus nidos en tierra, devuelven
parte del fósforo en las heces (guano) a tierra.
- Es el principal factor
limitante en los ecosistemas acuáticos y en los lugares en los que las
corrientes marinas suben del fondo, arrastrando fósforo del que se ha ido
sedimentando, el plancton prolifera en la superficie. Al haber tanto alimento
se multiplican los bancos de peces, formándose las grandes pesquerías en las
costas occidentales de África, América
del Sur y otras.
- Con los compuestos de fósforo que se recogen directamente de los
grandes depósitos acumulados en algunos lugares de la tierra se abonan los
terrenos de cultivo, a veces en cantidades desmesuradas, originándose problemas
de eutrofización.
6.4. Ciclo del azufre
Es menos importante que los otros elementos que hemos visto, pero imprescindible
porque forma parte de las proteínas.
Su reserva fundamental es la corteza terrestre y es usado por los seres
vivos en pequeñas cantidades. La actividad industrial del hombre esta
provocando exceso de emisiones de gases sulfurosos a la atmósfera y ocasionando
problemas como la lluvia ácida.
7. Sucesión ecológica
- La sucesión ecológica. Son cambios producidos en un ecosistema a
lo largo del tiempo. A lo largo de la sucesión la biocenosis que está instalada
en un biotopo es sustituida por otras cada vez más diversas y complejas, hasta
que se alcanza una organización muy estable, y que prácticamente no varía,
llamada comunidad clímax.
- Las sucesiones comienzan con especies pioneras u oportunistas
(estrategas de la r) que con el tiempo serán sustituidas por estrategas de la K.
- Se habla de sucesión primaria cuando el lugar no
estuvo ocupado con anterioridad por una comunidad (Isla volcánica, dunas,
aluviones etc.). Por el contrario, una sucesión
secundaria se establece cuando la comunidad preexistente ha desaparecido
tras una catástrofe, por ejemplo, tras un incendio.
- Denominamos sere o serie a la sucesión de comunidades que se sustituyen una a otra
en determinada área. Cada una de las comunidades que se suceden en una serie
recibe el nombre de etapa seral.
7.1. Características de la sucesión
- Aumento de la biomasa del ecosistema.
- Aumento de la diversidad (aumenta el número de especies) y se
estabiliza el número de individuos de las poblaciones.
- Disminución de la producción neta, que llega prácticamente a cero
en los ecosistemas climácicos, ya que toda la biomasa producida se utiliza en
la respiración (mantenimiento) de la
biocenosis. Según esto, en un ecosistema joven (1as etapas de la
sucesión) la producción neta es mayor que cero y aumenta la biomasa, mientras
que en los ecosistemas maduros (últimas etapas de la sucesión) la producción
está próxima a cero.
- Aumenta la estabilidad y el número de nichos ecológicos. Las
relaciones entre las especies de la biocenosis son muy fuertes.
- Cambio de unas especies por otras. Las especies pioneras u
oportunistas (estrategas de la r), son sustituidas por especies especialistas
(estrategas de la K ).
7.2. Regresión
Es el proceso de reorganización
de la estructura de un ecosistema que se produce cuando sufre una alteración o
se destruyen algunos de sus componentes. El ecosistema se hace más inmaduro y
pierde biodiversidad. La regresión no es un proceso inverso a la sucesión.
Algunas regresiones provocadas
por el hombre son: la deforestación, los incendios forestales o la introducción
de nuevas especies.
8. La biodiversidad
Se entiende por diversidad
biológica o biodiversidad la riqueza o variedad de las especies de un
ecosistema y a la abundancia relativa de los individuos de cada especie.
Según esta definición, al
comparar dos ecosistemas, será más diverso, no sólo el que tiene un mayor
número de especies sino, además, el que tenga un mayor número de individuos
por especie. Un ecosistema diverso es un ecosistema más estable, debido al gran
número de relaciones que se establecen entre las especies.
Tras la Conferencia de Río de
Janeiro de 1992, en el término de biodiversidad se engloban tres conceptos:
a) Variedad de especies que hay en la tierra.
b) Diversidad de ecosistemas en nuestro planeta.
c) Diversidad genética. Los diferentes genes que poseen los individuos
les permiten evolucionar, enriquecerse por cruzamiento y adaptarse a las diferentes
condiciones ambientales.
A largo de la historia de la
vida, la biodiversidad ha sufrido numerosos altibajos; cuando las condiciones
del medio cambiaban bruscamente, muchas de las especies, sobre todo las k
estrategas, se extinguieron. Las cinco extinciones masivas ocurridas a lo largo
de la historia geológica han provocado caídas en la biodiversidad; sólo las
especies generalistas (estrategas de la r) lograron sobrevivir.
8.1. Necesidad de la biodiversidad
El mantenimiento de la
biodiversidad se justifica por las siguientes razones:
a) Estabilidad y mantenimiento de los ecosistemas. Todas las
especies intervienen en numerosos procesos esenciales para el funcionamiento de
la biosfera (fotosíntesis, ciclos biogeoquímicos, reciclaje de residuos,
formación de suelo…) que pueden verse afectados.
b) Alimentación. Nuestros recursos alimentarios dependen de la
biodiversidad. Hay catalogadas 75000 especies vegetales comestibles de las que
utilizamos una veintena. Algo parecido
sucede con los animales. Es importante
la utilización que hace el hombre de bacterias, hongos en muchos procesos
industriales.
c) Obtención de medicamentos y fármacos Aproximadamente, un tercio
de los remedios utilizados contra el cáncer y otras enfermedades procede de hongos
y plantas silvestres, encontrados en su mayoría en la selva tropical (por
ejemplo, la morfina y la codeína, que alivian el dolor; la quinina, que
combate la malaria; la vinblastina, que se utiliza en el tratamiento de la
leucemia y los antibióticos). El ácido acetilsalicílico se obtuvo en 1889 de la
cortaza del sauce. Si protegemos la biodiversidad estamos protegiendo unos
valiosos recursos farmacéuticos, algunos de los cuales aún no han sido
descubiertos.
d) Patrimonio genético. La biodiversidad constituye un patrimonio
genético que permite mediante técnicas biotecnológicas obtener variedades con
mejores rendimientos (plantas y animales transgénicos)
8.2. Causas de la pérdida de la biodiversidad
El aumento de la población
humana, unido al incremento de la cantidad de recursos naturales utilizados por
personas, constituye el punto desencadenante del problema de la pérdida de
biodiversidad, cuyas causas se pueden resumir en tres apartados:
a) La sobreexplotación:
deforestación con fines madereros, el sobrepastoreo, la caza y pesca abusivas,
el coleccionismo y el comercio ilegal de especies protegidas.
b) Alteración, destrucción y
fragmentación de hábitats, por cambios en los usos del suelo agricultura,
ganadería, industria y urbanizaciones); las extracciones masivas de agua; la
fragmentación de hábitats naturales, por la construcción de obras públicas
(carreteras, vías de ferrocarril) en el interior de los bosques; la contaminación
de las aguas y del aire; el cambio climático; los incendios forestales.
c) Introducción y sustitución de especies: la introducción de
especies foráneas; la sustitución de especies naturales por otras obtenidas por
selección artificial (por ejemplo, la veintena de «semillas milagrosas»
utilizadas en la agricultura y la decena de animales domésticos).
8.3. Medidas para evitar la pérdida de biodiversidad
La preservación de la biodiversidad
es un objetivo prioritario para la consecución del desarrollo sostenible. El
Convenio sobre la
Diversidad Biológica , firmado en la Conferencia de Río de
1992, resalta la importancia de la conservación de la diversidad biológica.
Las medidas más adecuadas para
evitar la pérdida de la biodiversidad son:
- Establecer una serie de espacios protegidos: Parques
Nacionales, Parques naturales, Reservas de la Biosfera. Creación
- Decretar y respetar las leyes promulgadas específicamente para
la preservación de las especies y de los ecosistemas. El Convenio CITES
(Convenio Internacional de Especies en Peligro) de la ONU ha elaborado una lista en
la que se incluye la prohibición total de comerciar con las más de 800 especies
que se encuentran en peligro de extinción. Además, incluye otras 29000
catalogadas como especies amenazadas.
- Creación de bancos de genes y semillas que
garanticen la supervivencia de las especies amenazadas hasta que puedan ser
utilizadas.
- El fomento del ecoturismo (turismo ecológico) en el
que se valora ante todo conservación de la naturaleza.
9. Los ecosistemas humanos
Algunos ecólogos consideran las
ciudades como ecosistemas especiales. Un ecosistema urbano se puede definir
como una comunidad biológica donde los humanos representan la especie
dominante y donde la estructura física del ecosistema es básicamente el medio
edificado.
Relaciones tróficas
En las ciudades los alimentos
proceden del ambiente agrícola, no del ecosistema mismo. Así pues, en las ciudades
sólo se desarrollan los niveles tróficos de consumidores. Hay diferentes
especies que se relacionan dentro de este ecosistema, como árboles, plantas
ornamentales, insectos, pájaros, parásitos pero una sola especie dominante: la
especie humana.
Flujo de energía
La gran masa estructural de la
ciudad es abiótica y está constituida por los edificios, el asfalto, el
mobiliario urbano, los vehículos...
En la ciudad encontramos
organismos productores, pero su producción prácticamente no es utilizada por el
resto de seres vivos del ecosistema.
Las ciudades funcionan
principalmente gracias a la energía eléctrica y térmica obtenida en la
combustión de derivados del petróleo. Las temperaturas en las áreas excesivamente
urbanizadas pueden llegar a ser entre 0,6 y 1,3 °C más elevadas que las
áreas rurales.
Ciclo de la materia
No se lleva a cabo un recorrido
cíclico de la materia, ya que la gran mayoría de los residuos se acumulan en
vertederos y se hace muy difícil su reciclaje. Una de las características
destacables y preocupantes de estos ecosistemas es el aumento progresivo de
residuos difíciles de reciclar, como por ejemplo, los plásticos.
Por otro lado, el gasto de agua
potable aumenta de forma exagerada y por el contrario, el agua de lluvia se
aprovecha poco, ya que la mayor parte se pierde por el alcantarillado.
Se ha estimado que una ciudad con una población de un millón de
habitantes de Europa requiere diariamente un promedio de 11 500 toneladas de
combustibles fósiles, 320000 toneladas de agua y 2000 toneladas de alimentos.
A la vez genera 300000 toneladas de aguas residuales, 25000 toneladas de CO2 y
1 600 toneladas de residuos sólidos.
Sucesiones
En el desarrollo de una ciudad,
aunque no pueden definirse las etapas características de una sucesión, se
producen continuos cambios que aumentan la complejidad y la organización de
las ciudades.
El género humano predomina en la
población de estos ecosistemas, y su crecimiento aumenta sin mecanismos
reguladores. Así, en el año 2000 vivían en las ciudades 2700 millones de
personas, y se estima que para el 2030 la población mundial urbana será el
doble de la actual y alcanzará unos 5100 millones de habitantes.