ÍNDICE

PROLOGO

Cuando se vive en un mundo cambiante como en el que actualmente vivimos, es importante conocer los factores, que de una forma u otra afectan positivamente o negativamente el equilibrio de su funcionamiento, por lo que se hace necesario que se conozca por lo menos los elementos mínimos que pueden alterar dicho equilibrio, y es por lo cual el presente ensayo intenta aclarar o mostrar algunos puntos importantes de la ecología sin dejar de ser claro, conciso y resumido.

INTRODUCCIÓN

Cuando se habla de ecología realmente se habla de vida, o de lo cual es la mejor forma de disfrutar la misma sobre la Tierra.

El presente ensayo trata de una recopilación de conceptos y procesos que intervienen de forma directa y clara en el desarrollo evolutivo y ecológico que sufre la Tierra diariamente.

El mismo busca la forma de que en resumen se tenga un concepto amplio y claro de la importancia de saber cómo funciona el equilibrio de la vida sobre la Tierra, de cómo debemos usufructuar de los recursos que gratuitamente ésta nos brinda.

Saber definir términos relacionados con la ecología y medio ambiente, saber cómo obtienen las diferentes especies sus alimentos y cómo se adaptan a un determinado ambiente.

Entender de una forma sencilla cuáles son los diferentes niveles de producción en un ecosistema, cómo funciona y qué tipo de rol tiene cada especie en la cadena evolutiva o niveles ecológicos del planeta.

Asimilar y comprender el importante papel que juega los principales elementos químicos en el desarrollo del ciclo ecológico, elementos tales como: carbono, agua, oxígeno, nitrógeno, azufre, etc.

En el presente ensayo buscaremos la manera de que el lector comprenda de una forma rápida y real como se desarrolla la supervivencia de las especies sobre la Tierra, cómo se dan los factores tales como: supervivencia, competencia, depredación, parasitismo y cooperación entre las especies, analizar las migraciones y las dispersiones en determinadas épocas del año.

Y por último que nuestro mundo es una obra dinámica que cambia día con día, y es allí la importancia del siguiente ensayo.

OBJETIVOS GENERALES

Comprender como funciona el planeta en su contexto ecológico y evolutivo.

Analizar los diferentes problemas que se dan en el ecosistema debido a la contaminación, y buscar posibles soluciones para salvaguardar de manera precisa y rápida el deterioro que sufre el planeta.

Conocer el sistema de vida tanto en el reino animal, vegetal y mineral, y como influye en el desarrollo del planeta.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Definir términos o conceptos tales como: ecología, población, comunidad y ecosistema.

Explicar en un ecosistema el flujo de energía y que son los ciclos de los elementos. Conocer los conceptos de: cadena, red trófica, pirámide de energía y pirámide de biomasa.

Saber a que se le llama producción primaria y cuáles son sus principales características, saber que tipo de organismos la realiza.

Saber que es producción secundaria, cuáles son sus principales características y que tipo de organismos la realiza.

Saber explicar el papel que los descomponedores tienen en el ecosistema y cuáles son los tipos de organismos que realizan esta función.

Conocer los principales pasos del ciclo del carbono, oxígeno, nitrógeno, agua, fósforo y azufre en la naturaleza.

Saber cuál es el significado de las distintas estrategias de supervivencia denominadas r y k.

Ser capaz de definir y poner ejemplos de las relaciones interespecíficas tales como: competencia, depredación, parasitismo, comensalismo, cooperación y mutualismo.

Saber describir cómo se realiza la dispersión de las especies.

Saber describir cómo van cambiando y evolucionando los ecosistemas en el tiempo y cuáles son las reglas generales que rigen estos cambios. Saber describir éste proceso en los casos concretos de la colmatación de los lagos y la evolución de las dunas arenosas.

EL ECOSISTEMA

ECOLOGÍA.

Del griego "eco" que significa casa y "logos": estudio. Haeckel empleó esta palabra por primera vez, en el siglo XIX.

POBLACIÓN.

Grupo de seres vivos de la misma especie que viven juntos en la misma zona y en la misma época. Por ejemplo, la población de cabras hispánicas de la Sierra de Cazorla, o la población de hayas del bosque del Irati.

COMUNIDAD.

Todos los organismos vivos que se encuentran en un ambiente determinado. Incluye, por tanto, todas las poblaciones de las diferentes especies que viven juntas. Por ejemplo la comunidad de una pradera estará formada por todas las plantas, animales, bacterias, hongos que se encuentran en el lugar ocupado por la pradera.

ECOSISTEMA.

Es la unidad de trabajo, estudio e investigación de la Ecología. Es un sistema complejo en el que interactúan los seres vivos entre sí y con el conjunto de factores no vivos que forman el ambiente: temperatura, sustancias químicas presentes, clima, características geológicas, etc.

FLUJO DE ENERGÍA.

El ecosistema se mantiene en funcionamiento gracias al flujo de energía que va pasando de un nivel al siguiente. La energía fluye a través de la cadena alimenticia sólo en una dirección: va siempre desde el sol, a través de los productores a los descomponedores. La energía entra en el ecosistema en forma de energía luminosa y sale en forma de energía calorífica que ya no puede reutilizarse para mantener otro ecosistema en funcionamiento.

Por esto no es posible un ciclo de la energía similar al de los elementos químicos.

CICLO DE LOS ELEMENTOS.

Aunque los ecosistemas son unidades procesadoras de energía, ya que en la fotosíntesis se transforma la energía luminosa (fotones) en energía química (glucosa, ATP), en general su productividad no está limitada por la energía, sino por la disponibilidad de materia de forma adecuada (tamaño adecuado y en solución), es decir, en forma de nutrientes.

De alguna manera, cualquier elemento (carbono, nitrógeno, fósforo, calcio, hierro, etc.) recorre un ciclo cuyas características las podríamos resumir llamándole ciclo biogeoquímico, ya que forma parte eventual de los seres vivos (bio) recorriendo las cadenas tróficas organizadas por ellos; también parte(almacén) y recorre los a veces larguísimos ciclos geológicos (geo), y por último, porque en todos los itinerarios y estancias formando parte de un mineral, un nutriente o un ser vivo, está constantemente sufriendo transformaciones químicas (químico).Concretamente en los ciclos sedimentarios el depósito de los nutrientes es la litosfera.

Así Liebig, ya en 1840, formuló la ley del mínimo, en el sentido de que un proceso que dependa de muchos factores, siempre estará controlado por aquél que se encuentre en menor cantidad. Así en un ecosistema la productividad estará controlada por el nutriente o parámetro que exista en menor proporción.

El modelo propuesto por Deevey (1970) ha sido elaborado bajo dos premisas:

La biosfera contiene necesariamente los cinco elementos que forman parte de las proteínas.

Estos cinco elementos son solubles y volátiles.

a. Elementos químicos en el ecosistema.

Los seres vivos están formados por elementos químicos, fundamentalmente por oxígeno, hidrógeno, carbono y nitrógeno que, en conjunto, suponen más del 95% de peso de los seres vivos. El resto es fósforo, azufre, calcio, potasio, y un largo etcétera de elementos presentes en cantidades muy pequeñas, aunque algunos de ellos muy importantes para el metabolismo.

Estos elementos también se encuentran en la naturaleza no viva, acumulados en depósitos. Así, en la atmósfera hay O2, N2 y CO2. En el suelo H2O, nitratos, fosfatos y otras sales. En las rocas fosfatos, carbonatos, etc.

b. Transferencia cíclica de los elementos.

Algunos seres vivos son capaces de captarlos de los depósitos inertes en los que se acumulan. Después van transfiriéndose en las cadenas tróficas de unos seres vivos a otros, siendo sometidos a procesos químicos que los van situando en distintas moléculas.

Así, por ejemplo, el N es absorbido del suelo por las raíces de las plantas en forma de nitrato; en el metabolismo de las plantas pasa a formar parte de proteínas y ácidos nucleicos (químicamente hablando ha sufrido una reducción); los animales tienen el N en forma de proteínas y ácidos nucleicos, pero lo eliminan en forma de amoniaco, urea o ácido úrico en la orina. El ciclo lo cierran bacterias del suelo que oxidan el amoniaco a nitratos. Por otros procesos el N puede ser tomado del aire por algunas bacterias que lo acaban dejando en forma de nitratos o también puede ser convertido a N2 gas por otras bacterias que lo devuelven a la atmósfera.

Los ciclos de los elementos mantienen una estrecha relación con el flujo de energía en el ecosistema, ya que la energía utilizable por los organismos es la que se encuentra en enlaces químicos uniendo los elementos para formar las moléculas.

CADENAS O REDES ALIMENTICIAS.

No ocurre desperdicio alguno en el funcionamiento de los ecosistemas naturales. Todos los organismos vivos o muertos son fuente potenciales de alimentos para otros organismos. Una oruga devora una hija, un petirrojo se come a la oruga y un halcón hace lo mismo con el petirrojo. Cuando la planta, la oruga, el petirrojo y el halcón mueren, son consumidos a la vez por los degradadores.

La secuencia general de quien come, descompone o degrada en un ecosistema, se llama cadena alimenticia o cadena trófica. Estas relaciones muestran como se transfiere energía de una organismo a otro cuando fluye a través de un ecosistema.

Los ecólogos asignan todo organismo en un ecosistema a un nivel trófico o de alimentación de pendiendo de si es productor o consumidor y de lo que come o descompone. Los productores pertenecen al primer nivel trófico; los consumidores primarios, si se alimentan de productores vivos o muertos, pertenecen al segundo nivel trófico; los consumidores secundarios (comedores de carne) son asignados al tercer nivel trófico, y así sucesivamente. Una clase especial de consumidores detritíveros, obtiene energía y materiales de los detritos acumulados de todos los niveles tróficos.

Es difícil encontrar en los ecosistemas, cadenas alimenticias simples, la mayoría de los consumidores se alimentan de dos o más tipos de organismos y, a su vez, son alimento de varios tipos de organismo. Algunos animales se alimentan a varios niveles tróficos. Esto significa que los organismos en la mayoría de los ecosistemas están involucrados en una red compleja de muchas relaciones alimenticias unidas entre sí, y que se llama red alimenticia o trófica.

PIRÁMIDE DE ENERGÍA.

Es un tipo de representación más complejo que los anteriores, pero que proporciona más información. En ella se muestra un rectángulo de longitud proporcional a la energía en kilocalorías por metro cuadrado, que se produce al quemar la materia orgánica del nivel por unidad de tiempo. Mediante una división transversal se representan las energías (biomasas) que se producen o consumen en el nivel, es decir, en una parte se muestra la energía que se produce para el nivel superior, y en la otra parte la energía que se desprende o gasta en el propio nivel. La elaboración de pirámides tróficas y el estudio de las relaciones alimenticias, ha permitido comprobar que el ciclo de la energía es abierto, esto quiere decir que los ecosistemas están atravesados por un flujo unidireccional de energía (sólo un 10% de la energía de cada nivel queda disponible para el siguiente), al contrario que el ciclo de la materia, que es cerrado.

PIRÁMIDE DE BIOMASA.

Es una de las más utilizadas. Aquí se tiene en cuenta la cantidad de materia viva de cada nivel trófico. Los rectángulos son proporcionales a cada categoría. La masa total de los organismos de cada nivel es medido en gramos o kilogramos de todos los individuos, o en calorías o kilocalorías (contenido energético), uno u otro referidos a una unidad de superficie en centímetros cuadrados o hectáreas.

PRODUCCIÓN PRIMARIA.

a. Productores primarios.

Los productores primarios son los organismos que hacen entrar la energía en los ecosistemas. Los principales productores primarios son las plantas verdes terrestres y acuáticas, incluidas las algas, y algunas bacterias. Forman el 99,9% en peso de los seres vivos de la biosfera.

b. Fotosíntesis y respiración.

La fotosíntesis es el proceso por el que se capta la energía luminosa que procede del sol y se convierte en energía química. Con esta energía el CO2, el agua y los nitratos que las plantas absorben reaccionan sintetizando las moléculas de carbohidratos (glucosa, almidón, celulosa, etc.), lípidos (aceites, vitaminas, etc.), proteínas y ácidos nucleicos (ADN y ARN) que forman las estructuras vivas de la planta.

Las plantas crecen y se desarrollan gracias a la fotosíntesis, pero respiran en los periodos en los que no pueden obtener energía por fotosíntesis porque no hay luz o porque tienen que mantener los estomas cerrados. En la respiración se oxidan las moléculas orgánicas con oxígeno del aire para obtener la energía necesaria para los procesos vitales. En este proceso se consume O2 y se desprende CO2 y agua, por lo que, en cierta forma, es lo contrario de la fotosíntesis que toma CO2 y agua desprendiendo O2.

c. Producción primaria bruta y neta.

Cuando se habla de producción de un ecosistema se hace referencia a la cantidad de energía que ese ecosistema es capaz de aprovechar. Una pradera húmeda y templada, por ejemplo, es capaz de convertir más energía luminosa en biomasa que un desierto y, por tanto, su producción es mayor.

La producción primaria bruta de un ecosistema es la energía total fijada por fotosíntesis por las plantas. La producción primaria neta es la energía fijada por fotosíntesis menos la energía empleada en la respiración, es decir la producción primaria bruta menos la respiración.

Cuando la producción 1ª neta es positiva, la biomasa de las plantas del ecosistema va aumentando. Es lo que sucede, por ejemplo, en un bosque joven en el que los árboles van creciendo y aumentando su número. Cuando el bosque ha envejecido, sigue haciendo fotosíntesis pero toda la energía que recoge la emplea en la respiración, la producción neta se hace cero y la masa de vegetales del bosque ya no aumenta.

d. Eficiencia.

En el concepto de eficiencia no interesa sólo la cantidad total de energía asimilada por el ecosistema en energía química sino que proporción es del total de energía luminosa que le llega al ecosistema.

Llamamos eficiencia de la producción primaria al cociente entre la energía fijada por la producción primaria y la energía de la luz solar que llega a ese ecosistema.

El proceso de fotosíntesis podría llegar a tener una eficiencia teórica de hasta un 9% de la radiación que llega a la superficie, sobre las plantas. Es decir un 2% de la energía que llega a la parte alta de la atmósfera. Pero nunca se han medido, en la realidad, valores tan altos. El valor máximo observado, en un caso muy especial de una planta tropical con valores de iluminación muy altos, ha sido de un 4,5% de la radiación total que llegaba a la planta.

Las plantas están bien adaptadas al uso de luz difusa y de relativamente baja intensidad y son mediocres usando luz de alta intensidad, como la del mediodía, por ejemplo. La explicación más probable de por qué no usan mejor la luz que reciben, es que su actividad se encuentra limitada por la escasez de elementos químicos y no por la luz. Por tanto, en la evolución no han sido necesitado desarrollar mecanismos de fotosíntesis más eficientes.

El C, el N y el P, entre otros, son los elementos que las plantas necesitan. La producción depende siempre del más escaso de esos elementos: el llamado factor limitante.

PRODUCCIÓN SECUNDARIA.

a. Productores secundarios.

Los productores secundarios son todo el conjunto de animales y detritívoros que se alimentan de los organismos fotosintéticos.

Los herbívoros se alimentan directamente de las plantas, pero los diferentes niveles de carnívoros y los detritívoros también reciben la energía indirectamente de las plantas, a través de la cadena trófica.

b. Uso de la energía por los animales.

Los animales obtienen la energía para su metabolismo de la oxidación de los alimentos (respiración), pero no todo lo que comen acaba siendo oxidado. Parte se desecha en las heces o en la orina, parte se difunde en forma de calor, etc. La repartición de energía en un animal es:

Repartición de energía en un animal

Así, por ejemplo, una ardilla se alimenta de piñones, que son la energía bruta que introduce en su sistema digestivo, pero deja como residuos todo el resto de la piña (energía no utilizada). De los piñones que ha comido parte se elimina en las heces y sólo los nutrientes digeribles pasan a la sangre para ser distribuidos entre las células. De esta energía parte se elimina en la orina y sólo el resto se utiliza para el metabolismo. Parte de la energía metabólica se emplea para mantener su organismo vivo y activo y parte (producción secundaria neta) para crecer o reproducirse.

La mayor parte de la energía absorbida se utiliza en el mantenimiento o se pierde a través de las heces. Sólo una pequeña parte se convierte en producción secundaria (aumento de peso del animal o nuevas crías). Sólo una fracción insignificante de la energía puesta en juego en la biosfera circula por las estructuras más complejas de la vida, las de los animales superiores.

Ciclo Energético

Por este motivo, las biomasas de los niveles tróficos decrecen rápidamente a medida que aumenta el nivel. Así, por ejemplo, con 8 toneladas de hierba se alimenta una tonelada de vacas, y con una tonelada de vaca se alimenta una persona de unos 48 Kg.

En ecosistemas acuáticos, cuando la diferencia de tasa de renovación entre dos niveles tróficos sucesivos es muy grande, no se produce esta reducción de la biomasa. Así sucede en algunos sistemas planctónicos en los que la masa de fitoplancton se puede duplicar en 24 horas y 1 Kg. de fitoplancton puede alimentar a más de 1 Kg. de zooplancton.

DETRITÍVOROS (DESCOMPONEDORES).

Dentro del grupo de los productores secundarios, además de los animales grandes y longevos, está el grupo de los detritívoros o descomponedores, formado fundamentalmente por los hongos y las bacterias.

Son muy pequeños, están en todas partes, con poblaciones que se multiplican y se desvanecen con rapidez. Desde el punto de vista del aprovechamiento de la energía son despilfarradores y aprovechan poco la energía: su eficiencia es pequeña.

Los descomponedores tienen gran importancia en la asimilación de los restos del resto de la red trófica (hojarasca que se pudre en el suelo, cadáveres, etc.). Son agentes necesarios para el retorno de los elementos, que si no fuera por ellos se irían quedando acumulados en cadáveres y restos orgánicos sin volver a las estructuras vivas. Gracias a su actividad se cierran los ciclos de los elementos.

En los ecosistemas acuáticos abundan las bacterias. Los hongos son muy importantes en la biología del suelo. Su biomasa supera frecuentemente la de los animales del ecosistema. La biomasa bacteriana de los ecosistemas terrestres está comprendida habitualmente entre 0,2 y 15 g C/m2 (la de los animales raramente sobrepasa 2 g C/m2), y en los ecosistemas acuáticos oscila entre 0,1 y 10 g C/m2.

CICLO DEL CARBONO

El carbono es elemento básico en la formación de las moléculas de carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, pues todas las moléculas orgánicas están formadas por cadenas de carbonos enlazados entre sí.

La reserva fundamental de carbono, en moléculas de CO2 que los seres vivos puedan asimilar, es la atmósfera y la hidrosfera. Este gas está en la atmósfera en una concentración de más del 0,03% y cada año aproximadamente un 5% de estas reservas de CO2, se consumen en los procesos de fotosíntesis, es decir que todo el anhídrido carbónico se renueva en la atmósfera cada 20 años.

La vuelta de CO2 a la atmósfera se hace cuando en la respiración los seres vivos oxidan los alimentos produciendo CO2. En el conjunto de la biosfera la mayor parte de la respiración la hacen las raíces de las plantas y los organismos del suelo y no, como podría parecer, los animales más visibles.

Los seres vivos acuáticos toman el CO2 del agua. La solubilidad de este gas en el agua es muy superior a la de otros gases, como el O2 o el N2, porque reacciona con el agua formando ácido carbónico. En los ecosistemas marinos algunos organismos convierten parte del CO2 que toman en CaCO3 que necesitan para formar sus conchas, caparazones o masas rocosas en el caso de los arrecifes. Cuando estos organismos mueren sus caparazones se depositan en el fondo formando rocas sedimentarias calizas en el que el C queda retirado del ciclo durante miles y millones de años. Este C volverá lentamente al ciclo cuando se van disolviendo las rocas.

El petróleo, carbón y la materia orgánica acumulados en el suelo son resultado de épocas en las que se ha devuelto menos CO2 a la atmósfera del que se tomaba. Así apareció el O2 en la atmósfera. Si hoy consumiéramos todos los combustibles fósiles almacenados, el O2 desaparecería de la atmósfera. Como veremos el ritmo creciente al que estamos devolviendo CO2 a la atmósfera, por la actividad humana, es motivo de preocupación respecto al nivel de infecto invernadero que puede estar provocando, con el cambio climático consiguiente.

CICLO DEL OXIGENO

El oxígeno es el elemento químico más abundante en los seres vivos. Forma parte del agua y de todo tipo de moléculas orgánicas. Como molécula, en forma de O2, su presencia en la atmósfera se debe a la actividad fotosintética de primitivos organismos. Al principio debió ser una sustancia tóxica para la vida, por su gran poder oxidante. Todavía ahora, una atmósfera de oxígeno puro produce daños irreparables en las células. Pero el metabolismo celular se adaptó a usar la molécula de oxígeno como agente oxidante de los alimentos abriendo así una nueva vía de obtención de energía mucho más eficiente que la anaeróbica.

La reserva fundamental de oxígeno utilizable por los seres vivos está en la atmósfera. Su ciclo está estrechamente vinculado al del carbono pues el proceso por el que el C es asimilado por las plantas (fotosíntesis), supone también devolución del oxígeno a la atmósfera, mientras que el proceso de respiración ocasiona el efecto contrario.

Otra parte del ciclo natural del oxígeno que tiene un notable interés indirecto para los seres vivos de la superficie de la Tierra es su conversión en ozono. Las moléculas de O2, activadas por las radiaciones muy energéticas de onda corta, se rompen en átomos libres de oxígeno que reaccionan con otras moléculas de O2, formando O3 (ozono).

Esta reacción es reversible, de forma que el ozono, absorbiendo radiaciones ultravioletas vuelve a convertirse en O2.

CICLO DEL NITRÓGENO

Los organismos emplean el nitrógeno en la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos (ADN y ARN) 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 (exceptuando algunas bacterias).

Esas bacterias y algas cianofíceas que pueden usar el N2 del aire juegan un papel muy importante en el ciclo de este elemento al hacer la fijación del nitrógeno. De esta forma convierten el N2 en otras formas químicas (nitratos y amonio) asimilables por las plantas.

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.

Algunas bacterias convierten amoniaco en nitrito y otras transforman este en nitrato. Una de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en nódulos de las raíces de las leguminosas (alfalfa, alubia, etc.) y por eso esta clase de plantas son tan interesantes para hacer un abonado natural de los suelos.

Donde existe un exceso de materia orgánica en el mantillo, en condiciones anaerobias, 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.

A pesar de este ciclo, el N suele ser uno de los elementos que escasean y 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 por el proceso Haber fue posible fabricar abonos nitrogenados que se emplean actualmente en grandes cantidades en la agricultura. Como veremos su mal uso produce, a veces, problemas de contaminación en las aguas: la eutrofización.

CICLO DEL AGUA

El agua es un importantísimo componente de los seres vivos y es factor limitante de la productividad de muchos ecosistemas. Los elementos afectados por su ciclo son el H y el O de forma directa, pero la misma molécula de agua es vital para los seres vivos y otras sustancias que van disueltas también lo son.

En la disponibilidad de agua en el ecosistema influyen factores que pueden pasar desapercibidos en un primer momento. Así, por ejemplo, en las zonas continentales que se encuentran alejadas del mar, las precipitaciones dependen, sobre todo, del agua que se evapora en el interior del mismo continente. Esto hace que en zonas de clima cálido se pueda producir fácilmente desertización si disminuye la cantidad de agua disponible para la evaporación, cuando se canalizan excesivamente los ríos o, en general, se aumenta la velocidad de salida del agua de la cuenca. Este fenómeno también tiene influencia en las zonas selváticas, cuando se talan los árboles, porque se pierde capacidad de evapo-transpiración (los árboles con su transpiración envían una gran cantidad de agua a la atmósfera).

En la mayoría de las zonas continentales el nivel de la producción primaria se encuentra limitado por las disponibilidades de agua. Por ejemplo, según cálculos de De Witt, en las condiciones climáticas de Estocolmo las plantas pueden producir al año unos 2,5 Kg/m2 de materia orgánica seca y en Berlín unos 3 Kg/m2. Se calcula que para producir un Kg. de materia seca se necesitan unos 500 L de agua. Por tanto en Estocolmo se necesitarían 1.250 L y en Berlín 1.500. Este agua tendría que caer el momento apropiado (no en invierno, etc.), en el lugar adecuado y en el modo adecuado (sin provocar escorrentía, etc.). Calculó que en Berlín sólo había 700 L disponibles verdaderamente para el crecimiento de las plantas entre todos los que caen al año. Es decir se demuestra que, en general, el factor limitante es el agua, incluso en zonas en las que puede parecer extraño que así sea. Y es difícil, caro y exige un gran consumo de energía aportar más agua.

CICLO DEL FÓSFORO

El fósforo es un componente esencial de los organismos. Forma parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN); del ATP y de otras moléculas que tienen PO43- y que almacenan la energía química; de los fosfolípidos que forman las membranas celulares; y de los huesos y dientes de los animales. Está en pequeñas cantidades en las plantas, en proporciones de un 0,2%, aproximadamente. En los animales hasta el 1% de su masa puede ser fósforo.

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 del Gran Sol, costas occidentales de África y 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.

CICLO DEL AZUFRE

Recientemente el ciclo del azufre ha adquirido gran interés práctico. El azufre, hasta hace poco un elemento limitante, ya no lo es debido a la gran cantidad de SO2 liberada en el hemisferio norte, con su gran densidad de población y su industrialización(como consecuencia de la combustión de carbón y petróleo). Precipitaciones ácidas(debido al contenido de ácido sulfúrico)son ahora algo habitual. En el sur de Noruega llegan al suelo con la lluvia como promedio anual, 4 g de SO2/m2.

Otras cuestiones importantes relacionadas con el ciclo del azufre están relacionadas con los siguientes aspectos:

• Las proteínas requieren este elemento para su composición y para tener una estructura definida.

• Los cálculos indican que en la biosfera el azufre es muy escaso.

• El hidrógeno sulfurado es un gas muy soluble en agua, de olor a huevos podridos y muy venenoso. No se encuentra por lo general en aguas superficiales.

El ciclo del azufre implica a cantidades considerablemente menores de material que los del P y N, ya que el S sólo existe en el organismo en escasa cantidad como componente estructural de los aminoácidos. El azufre y los compuestos del S son importantes en el metabolismo energético de numerosas especies de bacterias y hongos.

Las fuentes principales del azufre infiltrado en el ciclo son los sulfatos existentes en forma mineral (SO4-2), en los yesos (CaSO4) y en la sal amarga (MgSO4). Los sulfatos son tomados directamente por las plantas a través de las raíces, son reducidos y son incorporados en aminoácidos.

El paso del elemento tiene lugar, por una parte, a través de la cadena alimenticia hasta los consumidores, y por otra, a través de los detritos hasta los descomponedores. La mayor parte del azufre es mantenida en el ciclo mediante la descomposición de los desechos por parte de bacterias y hongos( Aspergillus, Neuspora).

En condiciones anaerobias los compuestos orgánicos azufrados son reducidos por bacterias de los géneros Escherichia y Proteus a sulfuros y H2S, respectivamente.

Las aguas que contienen sulfuros son perjudiciales para los organismos superiores, aunque ofrecen un hábitat cómodo para las bacterias del azufre.

El azufre no es soluble en agua, encontrándose muy raras veces en forma de azufre coloidal. El llamado ciclo del azufre está constituido por la reducción de sulfatos, produciéndose azufre, el cual es usado para la vida vegetal, de la cual depende la vida animal, elaborándose a su costa proteínas. La vida animal, a través de sus productos de desecho y muerte, mediante su degradación, produce hidrógeno sulfurado y azufre, a partir de los cuales se vuelve a formar el ión sulfato, iniciándose así el ciclo.

El azufre también es reciclado por medio del ciclo hidrológico. La reducción de este elemento y la del nitrógeno por medio de bacterias es tan importante como la reducción del bióxido de carbono por las plantas verdes. Se sabe que el azufre es reciclado desde el mar hacia la tierra por medio de la atmósfera.

Una parte puede venir de fuentes industriales contaminantes, en forma de bióxido de azufre; el resto procede de rutas normales que se inician en la hidrosfera.

En el caso de algunos hábitat específicos, como pantanos, ciénagas, el fondo de los lagos eutróficos y algunos estuarios, el metabolismo del azufre no se puede estudiar fácilmente; sin embargo, con el uso de isótopos en forma de ión sulfato marcado radiactivamente.

ESTRATEGIAS DE SUPERVIVENCIA.

En muchas ocasiones las especies tienen que competir entre ellas para ocupar un lugar en el ecosistema. Las diferentes especies han ido adquiriendo, a lo largo de su evolución, una serie de características que les facilitan la competición. Pero las "habilidades" que les ha convenido adquirir son muy distintas según sea el ambiente en el que deben vivir. Son muy distintas las características que debe tener un ser vivo para adaptarse a un ambiente cambiante que a otro relativamente estable.

Por eso se distinguen dos grandes tipos de estrategias de supervivencia: la de la r y la de la K. Estas letras hacen referencia a la importancia relativa que tengan los parámetros K (densidad de saturación) y r (tasa de incremento) en sus ciclos de vida.

Las especies que siguen estrategia de la r suelen ser microscópicas o de tamaño pequeño, como bacterias, protozoos, plantas fugaces, animales pequeños, etc. Su población mantiene un crecimiento exponencial hasta desaparecer bruscamente cuando las condiciones cambian. Es lo que sucede, por ejemplo, cuando llueve y se forman charcos. Si la temperatura es adecuada la población de protozoos del charco crecerá rápidamente hasta que llegue un momento en el que el charco se seque o se termine el alimento y entonces la población disminuirá bruscamente.

Las especies con estrategia de la r son típicas de lugares efímeros: charcas de lluvia, montones de tierra junto a madrigueras, rocas desnudas, zonas polares, desiertos, terrenos arados, etc. Son oportunistas o pioneras, ocupan áreas nuevas con facilidad y se extienden por ellas con rapidez. El papel que cumplen en los ecosistemas es colonizarlos en las primeras etapas de su desarrollo y, para ello, suelen ser organismos que producen muchas unidades de dispersión (hasta millones y miles de millones de esporas o huevos). Pero no pueden tener éxito si la competencia es fuerte, frente a organismos con estrategia de la K.

El hombre favorece la dispersión de las especies oportunistas con sus viajes y transportes y, además, con su actividad degrada los ecosistemas facilitando su colonización por especies pioneras. Las plantas que se usan para los cultivos son, normalmente, de este tipo.

Las especies con estrategia de la K suelen ser los animales y plantas grandes y longevos. Su población se mantiene con altibajos, pero cerca de la densidad máxima (K) que puede tener, dadas esas condiciones. Es lo que sucede, por ejemplo, con los robles de un bosque, las gaviotas o los linces.

Los organismos con estrategias de la K tienen, por su tamaño, gran capacidad de competencia, gran longevidad y reducido número de descendientes. Los encontraremos en medios que permanecen estables largo tiempo (selva, bosques, regiones esteparias, etc.).

	Estrategia de la r	Estrategia de la K
Clima	Variable y/o impredecible;	Casi constante y/o prede­cible
Mortalidad	A menudo catastrófica, inde­pendiente de la densidad.	Dependiente de la densidad.
Tamaño de la población	Variable con el tiempo; sin equilibrio; generalmente muy por debajo de la capacidad de soporte del medio; comu­nidades sin saturar; recoloni­zación cada año.	Casi constante a lo largo del tiempo; equilibrio; en o cerca de la capacidad de soporte del medio; comunidades satura­das; colonización no necesa­ria.
Competencia interespecífica e intraespecífica	Variable, a menudo débil	Normalmente fuerte.
La selección favorece	1. Desarrollo rápido. 2. rm elevadas. 3. Reproducción temprana. 4. Pequeño tamaño corporal. 5. Reproducción única	1. Desarrollo lento. 2.Mayor habilidad com­petitiva. 3. Reproducción retar­dada. 4. Gran tamaño corporal 5.Reproducciones repeti­das.
Longitud de la vida	Corta, normalmente de me­nos de un año.	Larga, normalmente de más de un año.

RELACIONES INTERESPECIFICAS.

a. Asociaciones e interacciones entre organismos.

Cuando dos especies de un ecosistema tienen actividades o necesidades en común es frecuente que interactúen entre sí. Puede que se beneficien o que se dañen o, en otros casos, que la relación sea neutra. Los tipos principales de interacción entre especies son:

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 o escarabajos de la harina y el arroz.

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.

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. El guepardo es depredador de las gacelas de Thomson o las águilas de los conejos.

Parasitismo.

Es similar a la depredación, pero el término parásito se reserva para designar pequeños organismos que viven dentro o sobre un ser vivo de mayor tamaño (hospedador o huésped), perjudicándole.

La forma de vida parásita tiene un gran éxito; aproximadamente una cuarta parte de las especies de animales son parásitas. Son ejemplo de esta relación las tenias, los mosquitos, garrapatas, piojos, muérdago, lampreas, etc.

Comensalismo.

Es el tipo de interacción que se produce cuando una especie se beneficia y la otra no se ve afectada. Así, por ejemplo, algunas lapas que viven sobre las ballenas. La lapa tiene un lugar seguro para vivir y facilidad para alimentarse de plancton, mientras que la ballena no se ve ni perjudicada ni beneficiada.

Cooperación.

Se da cuando dos especies se benefician una a otra pero cualquiera de las dos puede sobrevivir por separado. Sería el caso de las esponjas que viven sobre la concha de moluscos marinos.

Mutualismo.

Es el tipo de relación en el que dos especies se benefician entre sí hasta el extremo de que su relación llega a ser necesaria para la supervivencia de ambas especies. Las abejas, por ejemplo, dependen de las flores para su alimentación y las flores de las abejas para su polinización.

DISPERSIÓN DE LAS ESPECIES.

Crecimiento de la población.

Algunas especies, cuando entran en un ecosistema o en un nuevo lugar, expanden su área de vida más y más, hasta convertirse, en ocasiones en plagas, cuando la población crece rápido y deprisa.

Para cruzar barreras físicas, como cordilleras, ríos, océanos, etc., las especies usan diferentes mecanismos de dispersión como la anemocoria, anemohidrocoria, hidrocoria y zoocoria.

Anemocoria.

Es la dispersión por el aire. En una columna de atmósfera de 4.200 m por 1 Km2 hay unos 107 animales. Los organismos menores de 0,1 mm como esporas de hongos y helechos, algas, semillas pequeñas, etc. están presentes en cualquier muestra de aire que recojamos. Los organismos de más de 0,1 mm mantienen una presencia irregular en el aire, utilizando alas, hilos de seda, flotadores, etc.

Anemohidrocoria.

Es la dispersión, sobre el agua, pero impulsados por el viento. Es frecuente en plantas como juncos y gramíneas. Algunos insectos resisten hasta cinco días, sin morir, en el agua y llegan a lugares muy lejanos por este sistema.

Hidrocoria.

Se llama así a la dispersión por el movimiento del agua. Es una forma de transporte habitual en el plancton y en las formas larvarias de muchos organismos marinos.

Zoocoria.

Es la dispersión por animales. En patas, pico, plumas, pelo, de aves e insectos u otros organismos, se trasladan muchas semillas y granos de polen. Asimismo los animales que guardan reservas alimenticias, como las hormigas o las ardillas, también contribuyen eficazmente a la dispersión. El hombre es también un importante diseminador de especies en los viajes y transportes.

EVOLUCIÓN DEL ECOSISTEMA EN EL TIEMPO.

Todo ecosistema va cambiando con el transcurso del tiempo. Continuamente están muriendo unos individuos y naciendo otros. En ocasiones hay cambios fortuitos como incendios o grandes perturbaciones imprevisibles, aunque lo normal son modificaciones graduales.

Sucesión

Es la continua serie de cambios que va sufriendo un ecosistema. Manifiesta la tendencia a su autoorganización que tiene todo ecosistema que es tan fuerte que acaba imponiéndose sobre los cambios fortuitos.

Ejemplo de sucesión es lo que sucede en un tronco muerto en el que van sustituyéndose unos organismos a otros; o la colonización por multitud de organismos de cualquier objeto que queda sumergido en el mar; o las distintas fases por las que va pasando un campo que deja de ser cultivado; etc.

Constantes en la sucesión.

Hay unos patrones regulares en toda sucesión. Primero colonizan el lugar las especies oportunistas, de gran facilidad de dispersión y rápida multiplicación; después, poco a poco, van apareciendo especies de crecimiento más lento pero más resistentes y más organizadoras.

Conforme la sucesión va avanzando aumenta la biomasa total y principalmente las porciones menos "vivas" (madera de los árboles, caparazones, etc.).

También aumenta, aunque menos, la producción primaria y disminuye la relación entre la producción primaria y la biomasa total (es decir, se retarda la tasa de renovación del conjunto del ecosistema).

El trayecto de la energía desde el lugar de producción primaria hasta el final de las cadenas alimenticias se alarga y se hace más lento y, sobre todo, más constante y regular. Por ejemplo, aumenta el número de niveles tróficos, o la longitud de los vasos de transporte en los árboles, etc.

Aumenta la diversidad, originándose una estructura más complicada (redes tróficas mayores y más complicadas), y aumentan las relaciones de parasitismo, comensalismo, etc., entre especies.

Madurez y clímax.

El proceso de sucesión no sigue indefinidamente. Conforme la biomasa va aumentando en el ecosistema la respiración va también aumentando y llega un momento en el que se igualan la respiración y la producción. Este es el límite de madurez del ecosistema. A partir de aquí se detiene el proceso de sucesión ecológica.

Se llama clímax al ecosistema que se forma al final de la sucesión. Raramente, se llega a la comunidad clímax, pues existen muchas causas de retroceso en el proceso de sucesión como incendios, cambios climáticos, inundaciones, sequías, etc.; y, a mayor escala, glaciaciones, volcanes, deriva de las placas, etc.

El clímax es, en algunos casos, un ecosistema que no tiene una madurez muy grande, o no tiene la máxima madurez (ejemplo: plancton, ecosistemas de aguas corrientes o dunas, etc.). El que la madurez no aumente más allá de cierto límite se suele deber a que el exceso de producción se exporta (o explota): ríos, pendientes fuertes, sedimentación de parte del plancton, explotación humana, etc.

Hay ecosistemas que en sus etapas finales se destruyen, prácticamente, a sí mismos, así, por ejemplo, el chaparral que parece estar hecho para quemarse o las zonas de turberas cuyo pH se hace muy ácido. También en los lagos se va produciendo senescencia y acaban desapareciendo.

Ejemplos de sucesión ecológica:

Dunas de arena de los Grandes Lagos

Colmatación de lagos

EVOLUCIÓN DE LAS DUNAS ARENOSAS.

Un ejemplo clásico de sucesión ecológica es el de la evolución de las dunas en los Grandes Lagos, en Estados Unidos. Estas dunas se formaron en terrenos dejados por los glaciares en su retirada, al finalizar la última glaciación. Son acumulaciones de arena situadas en las orillas de los lagos que con el paso del tiempo van siendo colonizadas por distintos tipos de plantas.

En su proceso de formación se distinguen varios pasos:

hierbas estoloníferas fijan las dunas en unos 6 años.

en las dunas estabilizadas, al cabo de unos 20 años, crecen otras gramíneas que desplazan a las anteriores.

arbustos como el cerezo de las arenas y los sauces contribuyen a la estabilización de la arena. Aparecen los primeros árboles (chopos).

cuando la duna está bien estabilizada (a los 50 o 100 años) aparecen y se extienden rápidamente los pinos.

en condiciones normales, a los 100 o 150 años, los robles (Q. velutina) reemplazan a los pinos. (A partir de aquí el proceso que había sido muy rápido se hace lento y el bosque de Q. velutina se estabiliza durante unos 1000 años). Aparecen gran número de arbustos. Conforme el bosque de robles va haciéndose más denso los arbustos primeros van siendo sustituidos por otros propios de ambientes umbríos.

A partir de aquí el proceso puede seguir varios caminos (bosque de roble y nogal americanos para pasar a bosque definitivo de haya y arce; u otros tipos de bosque según humedad, suelo, factores bióticos, etc.).

El suelo va evolucionando de forma paralela desde un pH de 7,6 a uno de 4,0 al cabo de 10.000 años.

COLMATACIÓN DE LOS LAGOS.

Los lagos reciben, poco a poco, pero continuamente, sedimentos y nutrientes, como nitratos y fosfatos, por arroyos y aguas de escorrentía. Los sedimentos se van depositando en el fondo. Los nutrientes eutrofizan el lago provocando el crecimiento de algas y otros seres vivos que, cuando mueren, van al fondo.

El lago pierde profundidad y las plantas típicas de la orilla (juncos, ranúnculos, cañas, etc.) se extienden más y más. La materia orgánica que se va acumulando en el fondo aumenta (turba).

Como resultado de este proceso, lo que era un lago va quedando como ciénaga o zona pantanosa. Se acidifica, lo que trae como resultado la aparición masiva de juncos, etc.; y aparecen los primeros animales terrestres (lombrices, colémbolos, etc.). Se sigue depositando turba.

Sobre la turbera crecen árboles que soportan bien la humedad (alisos, abedules, sauces). Aparecen aves y otros animales propios de estos ambientes. Cada vez hay menos anfibios porque la humedad va desapareciendo.

Esos árboles serán sustituidos por otros hasta que se forma un bosque. Si se ha acumulado mucha turba lo que se instala es el musgo de las turberas (Sphagnum) que va haciendo el medio más y más ácido y mueren los árboles. Se originan turberas elevadas pobres en nutrientes. Así se han formado las turberas actuales, por colmatación de lagos, en los 10.000 años transcurridos desde la última glaciación.

Se calcula que el lago Ginebra se colmatará en 30 000 años y el Constanza en 12 000 lo que, en términos geológicos, son muy pocos años.

Los pantanos siguen un proceso similar y se calcula que la vida de uno de ellos puede estar entre los 50 y 200 años, según le lleguen más o menos sedimentos.

CONCLUSIÓN

La ecología es la ciencia que estudia a los organismos en su propio hábitat, y las relaciones que mantienen a los seres vivos con su entorno. Actualmente la ecología se encarga de preservar la naturaleza y las especies en extinción.

Los niveles tróficos son aquellos que dividen una cadena alimenticia en: productores, consumidores y descomponedores. Una cadena alimenticia es la transferencia de energía alimenticia a través de una sucesión de organismos que producen, consumen, y a su vez son consumidos por otros.

La biomasa es la cantidad total de materia viviente en un momento dado y en un área determinada.

Un ecosistema es un sistema estable de tipo circular en el cual existe una constante interrelación entre organismos vivos e inertes. Los componentes de un ecosistema son los productores, consumidores y descomponedores. Y su estructuración consta de el biótopo y la biocenosis.

La diferencia entre hábitat y nicho ecológico es que el hábitat es el lugar en donde vive un organismo (domicilio), y el nicho ecológico es el papel que desempeña en él (profesión).

Una red trófica es un conjunto de relaciones interespecíficas que forman parte de la cadena alimenticia o trófica.

Una población es un conjunto de individuos de la misma especie que ocupan un determinado lugar, y comunidad es un conjunto de individuos de distinta especie que ocupan un determinado territorio.

El potencial biótico se refiere a la capacidad de una población de aumentar en número.

MENSAJE

Después de conocer y analizar algunos de los términos y procesos que intervienen en el desarrollo y evolutivo de la tierra esperamos haber brindado una mejor comprensión y tomar un nivel más alto de conciencia sobre el cuidado que debemos darle a los recursos naturales, ya que son ellos quienes hacen posible el desarrollo de la vida sobre el planeta.

Por lo que hace de suma importancia que las personas se eduquen más en materia de conservación ecológica porque es allí donde esta la verdadera solución al problema del deterioro gradual que sufre el planeta.