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Mapa de los Ecosistemas del Mundo – Mapa Conceptual [Ecosystems Map of the World – Concept Map]

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Un ecosistema está constituido por el conjunto de relaciones entre organismos y ambiente, circunscritas a zonas más o menos limitadas y con características propias.

El ecosistema conduce a una estructura trófica claramente definida, con diversidad biótica, y al intercambio cíclico de materiales entre los seres vivos y el medio que los rodea, entendiendo este medio como un conjunto de factores de naturaleza fisicoquímica y otros de naturaleza biológica, que dependen de la propia actividad de los seres vivos.

En un ecosistema podemos distinguir dos partes: la estructura y la función. La estructura se refiere a la forma en que aparecen dispuestos sus componentes y las condiciones que lo caracterizan en un momento dado, como por ejemplo, el número de especies, su distribución espacial, etc. La función del ecosistema hace referencia a los vínculos y afinidades que existen entre sus componentes, por lo que se basa en el intercambio de materia y energía con el exterior y entre sus propios componentes. Todo esto tiene una finalidad y en el organismo vivo esta finalidad es el mantenimiento y perpetuación de la vida (supervivencia y fecundidad).

En los ecosistemas se tiende a maximizar la permanencia de la energía dentro de las estructuras biológicas, tales como madera, caparazones, membranas, etc.

Los ecosistemas pueden ser de muchas clases. Una charca, una laguna, un río, un cultivo, un bosque, una montaña, un núcleo urbano, un tronco podrido, etc. pueden ser estudiados como ecosistemas. Los individuos de las distintas especies dentro de cada ecosistema se encuentran siempre en un proceso dinámico de interacción, ajuste y regulación. El ecosistema, en conjunto, tiende a un equilibrio de acciones y reacciones. Cuando algún factor ambiental o biológico se desvía de su situación de equilibrio, el ecosistema tiende a corregir esa desviación y a volver a su posición original o a una equivalente. Si el cambio es muy brusco y permanece un tiempo determinado en esa circunstancia, puede peligrar todo el conjunto.



Factores ambientales


El ambiente físico-químico interesa en ecología en la medida en que pueda descomponerse en factores ambientales, es decir, en constituyentes del medio con efectos sobre los organismos vivos y sus poblaciones. Todos los componentes del ambiente susceptibles de actuar directamente sobre los organismos vivos, al menos durante una fase de los ciclos de desarrollo biológico reciben el nombre de factores ambientales. Esta acción, que debe reflejarse en la abundancia y distribución de las poblaciones, puede hacerse extensiva también a cualquier tipo de influencia, aunque vaya dirigida hacia el biotopo.

Los principales factores ambientales son la temperatura, la radiación, la presión atmosférica, la precipitación y la salinidad, entre otros.

Los factores pueden ser abióticos y biológicos y actuar directamente sobre un componente determinado del ecosistema (factores directos) o a través de otros (factores indirectos). La acción de un factor ambiental sobre una población o una comunidad biológica puede ser seguida por una reacción por parte de éstos. La reacción consiste en una modificación de la intensidad con que un factor, generalmente abiótico, incide sobre otro biológico. Muchos casos apreciables a escalas diferentes de detalle, podrían ilustrar la capacidad de los seres vivos de modificar el ambiente físico. Por ejemplo, un sustrato arenoso móvil debido a la actuación del viento, gracias a su colonización por plantas adaptadas a ese ambiente, modifica sus características físicas y se convierte en sustrato asentado; este caso es muy común en dunas costeras. Una vez arraigada la planta en el sustrato, actúa de barrera u obstáculo para el transporte de la arena por el viento. Esta se amontona y tiende a sepultar a la planta, pero su forma de crecimiento lo impide. El resultado final es la inmovilización del sustrato en el lugar en que la planta crece y la posibilidad de que éste sea también colonizado por otras plantas menos tolerantes a las características del ambiente inicial. se trata también de un ejemplo de sucesión.

Cadenas alimenticias y redes tróficas

Los seres vivos fabrican su propia masa orgánica a partir de los aportes del exterior, pero solo las plantas son capaces de formar materia orgánica a partir de materiales inorgánicos (agua, anhídrido carbónico y sales minerales) y de energía solar, a través del proceso denominado fotosíntesis. Se dice, por esto, que las plantas verdes son organismos autótrofos. Dentro de la cadena alimenticia constituyen el primer eslabón. por lo que se les llama productores primarios. En ecosistemas acuáticos son las algas los productores primarios.

Un segundo grupo de seres vivos (los animales, fundamentalmente) funcionan como consumidores, al utilizar las sustancias orgánicas de las plantas como su propio alimento y fuente de energía (organismos heterótrofos). Algunos de ellos consumen directamente las plantas (consumidores primarios) y otros se alimentan a partir de consumidores primarios (consumidores secundarios).

Un tercer grupo de organismos, los descomponedores (bacterias y hongos fundamentalmente), tienen como misión la de transformar los restos de materia orgánica en moléculas inorgánicas sencillas, de forma que retornan al medio la gama de elementos nutritivos que habían incorporado a la cadena alimenticia los organismos autótrofos. Al principio de un nuevo proceso, estos elementos serán otra vez utilizados por las plantas para la síntesis de la sustancia orgánica.

Por todo esto, entre los distintos organismos que componen la biocenosis es posible establecer secuencias en las que los organismos están ligados. Estas secuencias son las denominadas cadenas tróficas. lógicamente dado que la mayoría de los organismos utilizan más de un tipo de alimento, las relaciones tróficas en el ecosistema adoptan realmente la configuración de una red, y por ello, se denominan también redes tróficas.


Pirámides ecológicas

Las pirámides ecológicas son una representación gráfica de las relaciones cuantitativas de números de organismos, biomasa o flujo de energía entre los niveles tróficos de un ecosistema. A raíz de las grandes cantidades de energía y biomasa que se disipan en cada nivel trófico, estos diagramas casi siempre adoptan la forma de pirámide.

Las pirámides tróficas representan la distribución relativa de los seres vivos en los diferentes niveles tróficos de un ecosistema. Las pirámides de energía indican la cantidad de energía que hay en un nivel trófico y la que pasa al siguiente. Las pirámides de biomasa representan la masa total de los seres vivos que existe en cada nivel trófico. Es también muy típico representar, en forma de pirámide ecológica, la productividad bruta de un ecosistema.

Flujo de energía en el ecosistema

La energía que necesitan los organismos de un ecosistema para vivir viene del exterior, en última instancia del sol, con excepción de algunos ecosistemas singulares y poco representativos dentro del conjunto, que funcionan en las profundidades abisales, aprovechando la energía química contenida en compuestos inorgánicos procedentes de la actividad volcánica de las dorsales oceánicas, a través de procesos de quimiosíntesis.

Los organismos productores (plantas verdes) transforman la energía procedente del sol en energía química, que, contenida en distintas moléculas orgánicas, va circulando a través de los distintos niveles tróficos (productores, consumidores, descomponedores). A esta transferencia es la lo que se denomina flujo de energía de un ecosistema.

Pero la energía, al contrario de lo que sucede con la materia, sólo fluye en una dirección, y va degradándose progresivamente (perdiéndose en forma de calor a causa de los procesos respiratorios de los sucesivos organismos), de modo que no puede ser reutilizada. Se estima que en cada uno de los pasos de la cadena trófica desde los productores a lo consumidores, se pierde en forma de calor de un 80 a un 90 % de la energía potencial. Por esta razón la energía total almacenada en un nivel trófico viene a ser tan solo un 10 % aproximadamente de la que corresponde al nivel anterior.

La mayor o menor proporción de energía fijada por un determinado nivel trófico respecto al anterior o, de modo más sencillo, el porcentaje de alimento transformado en crecimiento propio, se denomina eficiencia. Este valor tiende a aumentar cuanto más elevado sea el nivel trófico que se considere.

En todos los ecosistemas existen unos ciclos de materia y energía, complejos y variados, pero en todos los casos regulados por los organismos a través de los eslabones tróficos (productores, consumidores y descomponedores) que reciclan la materia -en un ciclo cerrado- y dejan pasar la energía -en un ciclo abierto-.

El ciclo de la materia

La materia no fluye como la energía, puesto que la persistencia y el aumento de biomasa de los ecosistemas están en gran medida basados en la conservación de materia dentro de ellos.

Se habla de ciclos biogeoquímicos para referirse a las trayectorias de los elementos químicos entre los organismos y el ambiente, es decir, entre los componentes bióticos y abióticos de la biosfera. Éstos ciclos Implican a componentes geológicos, como la atmósfera, la litosfera y la hidrosfera, así como a componentes biológicos, formados por organismos productores, consumidores y descomponedores.

Se precisan una serie de elementos para que sustenten el crecimiento y mantenimiento de los ecosistemas. De esta manera, los ecosistemas tienden a regular los ciclos de nutrientes fundamentales, como el nitrógeno y el fósforo.

La mayoría de los elementos son asimilados en disolución, aunque en los organismos terrestres tanto el carbono como el oxígeno entran a través del aire. Nueve elementos son procesados en grandes cantidades: carbono, oxígeno, nitrógeno, azufre, calcio, sodio, potasio y magnesio, así como varios minerales como el hierro y el cobalto que son requeridos por los sistemas vivos sólo en cantidades pequeñas

Esos elementos son los considerados nutrientes, y a diferencia de la energía, se mantienen dentro de los ecosistemas, reciclándose continuamente entre los organismos vivos y el mundo inanimado, al compás de cómo van siendo asimilados y excretados. Cada elemento sigue su propio ciclo. En la mayor parte de las comunidades, los intercambios de nutrientes entre los seres vivos y el ambiente físico están equilibrados.

El movimiento de los nutrientes es paralelo al flujo de energía a través de la comunidad. El carbono es el que está más ligado, porque sus compuestos contienen la mayor parte de la energía asimilada por la fotosíntesis. El nitrógeno, el azufre y el fósforo pasan más lentamente que la energía, porque son retenidos en el cuerpo para la síntesis de moléculas estructurales y funcionales.


Diversidad y estabilidad del ecosistema

La diversidad expresa la variedad de especies que existen en un ecosistema. Se considera que la diversidad (multiplicidad de especies que a veces se distribuyen con pocos individuos cada una), es uno de los parámetros de la madurez u organización de un ecosistema, es decir, que la diversidad aumenta a medida que el sistema se aproxima al clímax. Muchas veces el hombre actúa contra esta tendencia, disminuyendo la diversidad y favoreciendo el desarrollo de una o unas pocas especies de interés económico.

En teoría, un ecosistema tendría la máxima diversidad si todos los individuos que lo integrasen perteneciesen a especies distintas, y la mínima si todos sus individuos fueran de la misma especie. La diversidad de los ecosistemas reales se sitúa entre estos dos extremos.

La diversidad está directamente relacionada con otra propiedad del ecosistema, la estabilidad, ya que la simple variedad de especies no supone por sí solo la posibilidad de que tal diversidad se mantenga, si no llegan a establecerse interrelaciones que aseguren que el sistema será estable en esas condiciones.

La estabilidad es un propiedad de los ecosistemas que expresa, junto con la diversidad, el grado de organización de los mismos. En general, el aumento en la organización de un ecosistema supone que éste será más estable y que podrá predecirse mejor su comportamiento futuro.

Biomasa y producción

La biomasa es el peso de la materia orgánica de una determinada población, por unidad de volumen o de superficie. Por ejemplo, 250 mg de zooplancton por m3, o 400 tm de pino por ha. También se puede usar el término “biomasa” referido a un conjunto de especies pertenecientes al mismo nivel trófico, o incluso a una comunidad completa o biocenosis.
La tendencia de los ecosistemas a equilibrarse se relaciona con el consumo de biomasa. La biomasa que es posible retirar de un determinado nivel trófico depende no de la cantidad de biomasa existente en él, sino de su producción.

La circulación de materia y energía a través de los ecosistemas hace que la biomasa de cada nivel trófico no tenga un valor estable a lo largo del tiempo. La producción será la diferencia entre la biomasa existente en un momento dado (x) y la existente en otro momento posterior (x+1), es decir, la biomasa producida en una unidad de tiempo por unidad de superficie o de volumen. La producción indica cuál es la energía de la que se puede disponer para el consumo sin alterar el equilibrio del ecosistema.

Existen dos tipos de producción, primaria y secundaria. Producción primaria es la biomasa de organismos autótrofos (plantas verdes o microorganismos) acumulada por unidad de tiempo, merced a los procesos de fotosíntesis o quimiosíntesis.

Los límites de la producción primaria dependen de múltiples factores, tales como intensidad de luz, temperatura, disponibilidad de agua y nutrientes, y cantidad de clorofila por metro cuadrado, en el caso general de las plantas verdes. Los ecosistemas terrestres tienen una producción primaria tres veces más alta que los ecosistemas marinos. Como la extensión de los mares es mucho mayor que la de las tierras emergidas, la contribución total de ecosistemas terrestres y marinos viene a equipararse.

Producción secundaria es la cantidad de biomasa que los organismos heterótrofos (consumidores y descomponedores) de una comunidad acumulan por unidad de tiempo.

Las relaciones bióticas

Entre las especies que constituyen una biocenosis se manifiestan múltiples formas de interacción, que se pueden dividir en fenómenos de competencia y de dependencia. Los primeros corresponden a una lucha por el espacio y por las fuentes de energía; los segundos traducen relaciones más o menos estrechas entre los organismos que pueden ir del simple comensalismo a la simbiosis o también del parasitismo a la predación.

Dinámica de los ecosistemas

En la actualidad nos es posible observar diversos ecosistemas, como por ejemplo un bosque, que permanezcan en un apreciable estado de equilibrio; pero conviene tener presente que tales ecosistemas son el fruto de un complicado y largo proceso histórico al que se conoce como fenómeno de “sucesión”.

Sucesión es la secuencia con que se desarrollan unas poblaciones tras otras en un mismo espacio, desde que éste estuviera inicialmente vacío hasta que alcanza una situación de relativa constancia o estabilidad. Este último estado cambia muy lentamente y se denomina clímax.

El estado de madurez de un bosque o clímax no es una situación inmutable sino que como cualquier etapa de la sucesión está sujeta a influencias externas y perturbaciones más o menos drásticas que inducen de alguna forma el reinicio de la situación. Esto indica que los ecosistemas son estructuras dinámicas.

Desde un punto de vista botánico, en el que se contemple el dinamismo vegetal fundamentalmente, se pueden definir una serie de conceptos que ayudan a comprender la idea de sucesión ecológica.

La vegetación evoluciona espontáneamente incluso en ausencia de variaciones externas. En ausencia de actividad humana esta evolución es progresiva y se aprecia un aumento de complejidad vegetal. La culminación de este cambio, si las condiciones del medio lo permiten, es por ejemplo un bosque, que se mantiene estable por un período indefinido de tiempo.
El bosque se consideraría la clímax. Esta comunidad clímax es la comunidad más estable, más compleja, y mas diversificada por las que ha pasado el territorio donde se asienta.

El conjunto de etapas en un territorio desde el suelo desnudo hasta la clímax se llama serie.
Las primeras etapas de la serie se suceden más rápido y son más cortas que las etapas cercanas a la clímax, y se caracterizan, además, porque aparecen especies oportunistas o pioneras, que según avanza la serie son sustituidas por otras especies generalmente más especializadas. Por lo tanto, las fluctuaciones o cambios disminuyen en amplitud al aumentar la madurez del sistema.

La clímax no es del todo un estado estático, ya que siguen produciéndose cambios pero mucho más lentos y menos apreciables. Los pasos que se producen de forma natural desde el suelo desnudo a la clímax reciben el nombre de serie progresiva. Por el contrario, en la serie regresiva existen factores naturales o humanos que pueden provocar actuaciones negativas sobre la clímax, deteriorándola o haciendo que aparezcan etapas degradativas. Esta serie no tiene por qué pasar por las mismas etapas que la serie progresiva, incluso puede ser tan brusca y catastrófica que no atraviese prácticamente por ninguna etapa.

La serie progresiva que lleva desde el suelo desnudo a la clímax se llama serie primaria. Una vez iniciada una serie regresiva puede haber una detención de la regresión y una iniciación de la serie progresiva desde ese punto. A esto se le llama serie secundaria, es decir, parte de un estado de degradación hacia la clímax.

La sucesión ecológica pasaría, por tanto, desde unas etapas de menor complejidad a otras de mayor complejidad, hasta llegar a un equilibrio.

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