DINÁMICA
DEL ECOSISTEMA
1.
NICHO ECOLÓGICO Y HÁBITAT
La
función, el oficio, que cumple una especie en el ecosistema recibe el nombre de
nicho ecológico (un ratón de bosque ocupa el nicho de pequeño
roedor que come semillas, y una lechuza ocupa el nicho de ave de rapiña
que se alimenta de pequeños roedores).
Se
dice que dos especies pertenecen al mismo nicho ecológico si se alimentan de la
misma manera, pueden ser atacadas por los mismos depredadores y son afectadas de
manera similar por las mismas variables ambientales. Las especies que pertenecen
al mismo nicho ecológico establecen competencia entre sí.
El
espacio físico que, a causa de las condiciones físicoquímicas ambientales,
ocupa una especie se llama hábitat.
Son
especies vicarias aquellas que pertenecen a un mismo grupo taxonómico,
viven en hábitats parecidos y pertenecen al mismo nicho ecológico, pero ocupan
áreas biogeográficas diferentes. Y son especies equivalentes aquellas
que son muy próximas taxonómicamente, comparten el mismo hábitat pero ocupan
nichos diferentes.
2.
FORMAS DE NUTRICIÓN
Podemos
clasificar a los organismos considerando varios factores:
2.1.
Según el tipo de obtención de materia.
2.2.
Según el tipo de obtención de energía.
2.3.
Tipos de digestión.
3.
LOS NIVELES TRÓFICOS Y LAS CADENAS ALIMENTARIAS
Los
niveles tróficos son los niveles de alimentación entre los que se
establecen relaciones de dependencia. Hay cinco niveles tróficos:
Además
de estos niveles tróficos, puede haber otros como:
Se
llama cadena alimentaria a la secuencia de organismos de un ecosistema,
cada uno en un nivel trófico diferente, que se alimentan los unos de los otros.
Por ejemplo: plantas → mariposas → pájaros insectívoros →
halcones.
Se llama red trófica o alimentaria al sistema formado por dos o más cadenas alimentarias que están interconectadas porque tienen uno o más eslabones comunes.
4.
LA MATERIA Y EL ECOSISTEMA
En
un ecosistema, por definición, no entra ni sale materia, por eso el único
ecosistema real que conocemos es todo el planeta Tierra. La materia describe un
ciclo pasando de un nivel trófico a otro.
Los
ciclos no se mantienen a velocidad uniforme, sino que hay etapas que requieren
periodos más largos que otras. Si el atraso es muy grande, el ciclo se puede
interrumpir. Un ejemplo de etapa muy lenta es el retorno al ecosistema terrestre
del fosfato precipitado en el fondo del mar. Este retorno necesita que se
produzca el alzamiento, por plegamiento, de los fondos marinos de rocas
sedimentarias.
5.
LA ENERGÍA Y EL ECOSISTEMA
A
diferencia de la materia, la energía no describe un ciclo en el ecosistema,
sino que entra, lo hace funcionar, y después sale la misma cantidad que había
entrado. Es decir, la energía sigue un flujo unidireccional.
Las
plantas transforman la energía luminosa en energía química, también
llamada energía interna, que es la energía almacenada en los enlaces químicos
que unen los átomos de las moléculas orgánicas sintetizadas. Después, éstas
se combinan con el oxígeno en el interior de las mitocondrias, en un proceso
llamado respiración, o se rompen por efecto de determinados enzimas
secretados por los descomponedores, en el proceso llamado fermentación.
En ambos casos, la energía liberada pasa, en parte, a formar ATP, la molécula
que almacena momentáneamente la energía, y, en parte, se libera en forma de
calor, es decir, en forma de energía calorífica.
Cuando
el ATP se descompone, libera la energía necesaria para llevar a cabo otras
reacciones encaminadas al crecimiento y a la reproducción, en
cada una de las cuales se produce una pérdida de energía en forma de calor. Al
final, toda la energía química pasa a energía calorífica, que pasa a la atmósfera,
que se calienta, y después pasa al espacio interplanetario. Es decir, la
energía solar que llega a la Tierra y que aprovechan las plantas mantiene el
ecosistema en funcionamiento y finalmente escapa en forma de calor.
6.
PARÁMETROS PARA EL ESTUDIO DE LA DINÁMICA DE LOS ECOSISTEMAS
7.
ECOSISTEMAS EQUILIBRADOS
Los
ecosistemas estables varían muy poco con el tiempo, y las biomasas de
cada una de las especies que contienen se mantienen constantes. Para que eso se
cumpla, la producción de un nivel trófico tiene que ser aproximadamente
igual a la explotación, es decir, al consumo del que ejerce el
nivel trófico siguiente. En esta situación, los ecosistemas se llaman ecosistemas
equilibrados.
7.1.
La producción y el equilibrio.
El
equilibrio de un ecosistema depende de las producciones de los diferentes
niveles tróficos, y no de sus biomasas. El equilibrio se da cuando en cada
pareja de niveles tróficos, la producción de una es aproximadamente igual al
consumo del siguiente.
Como término medio, en el paso de un nivel a
otro sólo se transfiere el 10% de la producción.
7.2.
Fluctuaciones de la población.
En
realidad, en los ecosistemas equilibrados la producción de cada nivel trófico
no se mantiene estable del todo, sino que fluctúa alrededor de un determinado
valor. Si en un año hay condiciones muy favorables para un nivel trófico, éste
crecerá más de lo normal, y eso hará que al cabo de un tiempo crezca más el
nivel que lo explota, con lo que éste ejercerá una presión de explotación más
grande, lo cual provocará un descenso mayor del nivel inferior, y así
sucesivamente.
7.3.
La sobreexplotación.
Si
un nivel trófico de un ecosistema, por sobreexplotación, pone fin al nivel
inferior, el nivel que hay por debajo de éste, al quedar sin explotadores,
crece tanto que puede hacer desaparecer al que hay más abajo, y así
sucesivamente hasta que llega a destruir todo el ecosistema. En cambio, si el
nivel trófico superior se extingue antes de poner fin al inferior, éste, que
habrá disminuido mucho, se irá recuperando y se estabilizará, por lo que el
ecosistema se mantendrá estable, pero con un nivel trófico menos.
8.
EL FLUJO DE LA ENERGIA
8.1.
La energía que llega a la atmósfera.
En las capas altas de la atmósfera llega, procedente del Sol, una cantidad constante de energía, la llamada constante solar (2 cal/m²·minuto). Esta radiación está constituida por radiaciones X, gamma y ultravioletas (9%), radiaciones visibles por el ojo humano (42%) y por radiaciones infrarrojas o caloríficas (49%).
Las
radiaciones cuya longitud de onda oscila entre los 360 y 760 nm son perceptibles
por el ojo humano, y por eso se llaman radiaciones luminosas, las que son
de menos longitud de onda son las radiaciones ultravioletas, y las que
son de más longitud de onda son las radiaciones infrarrojas.
Los
fotones asociados a determinadas longitudes de onda de la luz son captados por
los enlaces de los pigmentos fotosintéticos (clorofilas y carotenos), y
su energía se utiliza para la síntesis de compuestos químicos (fotosíntesis).
De
la constante solar (2 cal/m² · minuto), se produce la diversificación
siguiente:
8.2.
La energía y los productores.
Del
45% de energía solar que llega a la superficie de los océanos y de los
continentes, incluso en zonas con vegetación abundante y en las mejores
condiciones, sólo se consigue aprovechar el 5% a la hora de hacer la fotosíntesis.
Globalmente
en todo el planeta, la media de energía luminosa que se transforma fotosintéticamente
en energía química sólo es del 0,1%. El resto de energía es la que caliente
el aire, la tierra y el mar, de manera que provoca el viento y las
precipitaciones. Así pues, es la que mantiene el ciclo del agua, la que
transporta nutrientes, la que eleva los nutrientes hasta las hojas donde se
llega a cabo la evapotranspiración, etc.
8.3.
La energía y los consumidores.
En la naturaleza, los productores primarios (plantas y algas) acaparan el 99% de toda la biomasa, mientras que todos los heterótrofos juntos sólo representan el 1% de la biomasa. En general se puede aceptar que por término medio la energía se transmite de un nivel trófico al siguiente cumpliendo la ley del 10%, es decir, la producción de un nivel es el 10% de la del nivel que le mantiene.
En
general, del 100% del alimento ingerido, el 70% se gasta en respiración, es
decir, en la obtención de energía para mantenerse vivo, el 20% pasa a los
descomponedores en forma de defecaciones, y sólo el 10% se utiliza en producción,
es decir, en crecimiento y reproducción.
8.4.
La energía y los descomponedores.
En
la baja eficiencia de la cadena alimentaria productores - herbívoros - carnívoros,
influyen los aspectos siguientes:
8.5.
La producción primaria y la producción secundaria.
Fijación
de energía solar ------------------> Producción
bruta
Consumo
de energía fijada
------------------>
Respiración
Producción
bruta – Respiración
= Producción
netaa
Cuando
el valor de la producción primaria bruta es superior al de la respiración de
los organismos, la producción neta del ecosistema es positiva y, por tanto, el
ecosistema crece y va evolucionando, es decir, va aumentando en diversidad y
complejidad. Esto pasa en los ecosistemas jóvenes.
Cuando el
valor de la producción primaria bruta es inferior al de la respiración de los
organismos, la producción neta del ecosistema es negativa y, por tanto, el
ecosistema disminuye y va evolucionando hacia menos diversidad y menos
complejidad.
9.
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
9.1. Ciclo del carbono.
Los
productores captan el carbono en forma de dióxido de carbono y lo incorporan a
su biomasa como materia orgánica, generalmente como glúcido, por medio de la
fotosíntesis.
Los
consumidores incorporan el carbono cuando se alimentan de los productores, y los
descomponedores lo incorporan cuando metabolizan los restos vegetales, los cadáveres
y los productos de desecho de los animales.
Los
procesos respiratorios retornan la mayor parte del carbono incorporado al medio
en forma de CO2.
Si
los restos orgánicos quedan acumulados en condiciones anaeróbicas, al final se
carbonizan (pierden hidrógenos y oxígenos).
Una
parte del carbono de los organismos se encuentra en forma de precipitados
(carbonatos). Cuando el organismo muere, pasan al sedimento y dan lugar, por
diagénesis, a rocas sedimentarias calcáreas.
9.2.
Ciclo del nitrógeno.
La
acción de los descomponedores sobre los restos vegetales y animales, sobre las
defecaciones y sobre los productos de excreción, transforma los grupos amino de
las proteínas en amoníaco, y con éste se enriquece el suelo. Este proceso se
llama amonificación.
9.3. Ciclo del fósforo.
El
fósforo se encuentra en la corteza terrestre principalmente en forma de mineral
apatita, que, junto con otros minerales, constituye la roca fosforita.
Por
efecto de la meteorización química se transforma en ion fosfato, que es
transportado en disolución por el agua. Una parte precipita al suelo, en forma
de fosfato cálcico, otra parte es absorbida por las raíces de las plantas y el
resto llega al mar. El fosfato cálcico del suelo se disuelve y pasa a las
plantas. De las plantas pasa a los animales. Los desintegradores liberan el fósforo
acumulado en los huesos de los vertebrados. Éste es transportado al mar donde
se incorpora al fitoplancton. En el fondo del mar se acumulan cantidades de fósforo
en forma de roca fosforita y se incorporarán a los ecosistemas si se produce un
alzamiento de la cuenca sedimentaria marina debido a una orogenia.
10.
SUCESIÓN ECOLÓGICA
Se
llama sucesión ecológica al proceso de sustitución gradual de unas
poblaciones por otras en una misma área. El proceso acaba cuando se llega a una
comunidad equilibrada y, por tanto, estable, que ya no varía, la llamada comunidad
clímax. Se distinguen dos tipos de sucesión, según el punto de partida:
Características
de las sucesiones:
