El Ecosistema: Definición y Estructura

Un ecosistema es un conjunto de individuos de muchas especies, en el seno de un ambiente de características definidas e implicados en un proceso dinámico e incesante de interacción, ajuste y regulación. También se define como la biocenosis (el conjunto de organismos vivos) más el biotopo (el ambiente físico y químico en el que habitan). Los ecosistemas son complejos tanto en su composición como en las interacciones entre sus componentes; lejos de ser caótico, posee una estructura, una organización y una notable capacidad de autorregulación que le permite soportar cambios ambientales.

Relaciones Interespecíficas en los Ecosistemas

Simbiosis de Beneficio Mutuo (Mutualismo)

• Anémonas y Peces Payaso

  Los tentáculos de las anémonas tienen aguijones que pican a los peces; sin embargo, la mucosidad en la piel de los peces payaso los protege de este aguijón. Gracias a esto, los peces payaso pueden vivir cómodamente en las anémonas, protegiéndolas de depredadores, tales como el pez mariposa.

• Hormigas y Acacias

  Las hormigas ponen sus huevos en las espinas de las acacias. A cambio de la protección ofrecida por los árboles, los insectos protegen a las acacias de los herbívoros.

• Otros Ejemplos

  • Mariposa y planta con flores
  • Rémoras y tiburones

Interacciones con Beneficio Unilateral o Perjuicio (Antagonismo)

• Depredación: Lechuza y Ratón

  Una especie (depredador) se beneficia al consumir a otra (presa), que resulta perjudicada.

• Parasitismo: Muérdago y Olivo

  Una especie (parásito) se beneficia a expensas de otra (huésped), a la que perjudica sin causarle la muerte inmediata.

Valencias Ecológicas: Especies Eurioicas y Estenoicas

Especies Eurioicas

Son aquellas que se caracterizan por ser poco exigentes respecto a los valores alcanzados por un determinado factor ambiental, o sus valencias ecológicas presentan una gran amplitud. Sus características incluyen:

• El número máximo de individuos no acostumbra a ser muy elevado.
• Suelen ser estrategas de la K (individuos con una tasa de natalidad baja, que proporcionan a sus crías cuidados hasta alcanzar la edad adulta).
• Son generalistas.

Especies Estenoicas

Son aquellas que son muy exigentes respecto a los valores alcanzados por un determinado factor ambiental, o sus límites de tolerancia son estrechos. Sus características incluyen:

• Se desarrollan bajo unas condiciones óptimas, donde el número de individuos puede llegar a ser elevado.
• Suelen ser estrategas de la r (individuos con un potencial biótico elevado, que tienen muchas crías que no reciben cuidados).
• Son especialistas.

Dinámica Energética: Redes Tróficas y Pirámides Ecológicas

Una red trófica es la interconexión natural de las cadenas alimenticias y generalmente es una representación gráfica de quién consume a quién en una comunidad ecológica. Los ecólogos clasifican a los seres vivos de manera muy general en una de dos categorías llamadas niveles tróficos (autótrofos y heterótrofos). Las redes tróficas pueden ser complejas de interpretar. Para solucionar esto, se agrupa a los organismos con hábitos alimenticios similares en categorías generales, representándolos a menudo en rectángulos superpuestos que forman una pirámide escalonada.

Tipos de Pirámides Ecológicas

• Pirámides de números
• Pirámides de biomasa
• Pirámides de energía

Sucesiones Ecológicas: Primarias y Secundarias

Las sucesiones ecológicas se clasifican en primarias y secundarias. Las sucesiones primarias son aquellas que parten de un terreno virgen, como rocas desnudas, dunas o islas volcánicas recién formadas. Las sucesiones secundarias, por su parte, se inician en lugares que han sufrido una perturbación previa (como incendios o deforestación) que ha causado una regresión, pero que conservan parcial o totalmente el suelo.

El Rol Vital de los Descomponedores en los Ecosistemas

Los descomponedores tienen un papel de gran relevancia en la cadena alimentaria porque transforman la materia orgánica de los organismos muertos en materia inorgánica. Los descomponedores se encargan de la descomposición de la materia muerta, contribuyendo a la limpieza del ambiente. Estos organismos descomponen cadáveres y residuos de seres vivos (como heces y orina), absorbiendo solo una parte para su nutrición. Las sales minerales resultantes de la descomposición permanecen en el ambiente. Así, los descomponedores cumplen una función ecológica crucial, facilitando el reciclaje de materiales en el suelo y el agua, y desempeñando un papel esencial en las cadenas y redes tróficas.

Flujo de Energía y Materia en los Ecosistemas

Pirámides Tróficas

Las pirámides tróficas reciben su nombre por su forma escalonada, donde cada nivel representa un grupo de organismos que comparten el mismo nivel trófico (productores, consumidores primarios, secundarios, etc.).

Transferencia de Energía entre Niveles Tróficos

A medida que la energía y la materia se transfieren de un nivel trófico al siguiente, una parte significativa se pierde. Esta pérdida ocurre por diversas razones, como la disipación de calor debido al metabolismo de los individuos, la muerte de organismos que no son consumidos por depredadores, o la excreción de desechos. Es fundamental comprender que la energía nunca se transfiere en su totalidad; siempre una porción se disipa, siguiendo los principios de las Leyes de la Termodinámica.

Destino de la Energía Disipada

La energía que se pierde y no se transfiere al siguiente nivel trófico no desaparece. Puede ser aprovechada por los organismos descomponedores, que la reincorporan al ciclo energético al transformar la materia orgánica. Alternativamente, se libera al medio ambiente en diversas formas, como calor, movimiento o energía química, a través de reacciones metabólicas exotérmicas. Es importante considerar que en las reacciones anabólicas, donde se sintetizan sustancias más complejas, se invierte energía; la pérdida de los productos de estas reacciones también representa una pérdida de la energía invertida.

Conceptos de Producción en Ecología

Producción Primaria y Secundaria

La producción primaria se refiere a la energía fijada por los productores (organismos autótrofos, principalmente a través de la fotosíntesis), mientras que la producción secundaria es la energía asimilada por los consumidores.

Producción Bruta y Neta

La producción bruta (Pb) es la cantidad total de energía asimilada por unidad de tiempo. Para los productores, representa el total de energía fotosintetizada en un período (por ejemplo, por día o año). Para los consumidores, corresponde a la cantidad de alimento asimilado del total ingerido. La producción neta (Pn) es la energía almacenada en cada nivel trófico que queda disponible para ser transferida al siguiente nivel. Se calcula como: Pn = Pb – R (donde R es la energía perdida por respiración y otras actividades metabólicas).

Estrategias Reproductivas: Estrategas de la r

Los estrategas de la r son poblaciones oportunistas caracterizadas por importantes fluctuaciones en su tamaño a lo largo del tiempo. Se trata de especies de tamaño generalmente pequeño que presentan una alta tasa de crecimiento (r). Producen muchas crías, a las que no proporcionan cuidados parentales, lo que resulta en una alta mortalidad juvenil; de ahí su denominación como estrategas de la “r” (de rate o tasa de crecimiento). Las curvas de crecimiento de estas poblaciones oportunistas suelen tener forma de “J”, indicando un crecimiento muy rápido.

En resumen, los estrategas de la r se caracterizan por:

• Aumento rápido de sus poblaciones.
• Supervivencia asegurada por elevadas tasas de reproducción.
• Gran número de descendientes, aunque con alta mortalidad.
• Desarrollo rápido y vida corta.
• Elevado potencial biótico.
• Reproducción temprana y reiterada.
• Muchos descendientes de pequeño tamaño.
• Suelen ser especies eurioicas y generalistas.

Impacto Humano en el Ciclo Global del Carbono

La quema de combustibles fósiles y la deforestación incorporan nuevos flujos de carbono al ciclo biológico, provenientes de depósitos geológicos, con una influencia significativa en el ciclo global del carbono. Estas actividades humanas transfieren más CO2 a la atmósfera del que puede ser removido naturalmente a través de procesos como la sedimentación del carbono, lo que provoca un aumento de las concentraciones atmosféricas de CO2 en un corto periodo de tiempo, afectando significativamente al sistema climático global.

Aplicación Práctica: El Ciclo del Carbono y sus Procesos

A. Fotosíntesis

La fotosíntesis es un proceso biológico fundamental, complejo y variado. No todas las plantas lo realizan de la misma manera, y los pigmentos utilizados también difieren. En este proceso, se utiliza la franja visible de la radiación solar. Parte del H2O del vegetal es absorbida para evaporarse, lo que ayuda a la planta a refrescarse. Durante la fotosíntesis, se consume CO2 y H2O, y se producen glucosa, grasas y proteínas, liberando O2 como producto de desecho.

B. Respiración

La respiración es el proceso mediante el cual los seres vivos utilizan O2 y liberan CO2 a la atmósfera.

C. Incendios Forestales

Los incendios forestales liberan grandes cantidades de CO2 a la atmósfera debido a los procesos de combustión de la biomasa.

D. Quema de Combustibles Fósiles

La quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural) es una actividad humana que incorpora al ciclo del carbono una cantidad significativa de carbono que había permanecido fuera de circulación durante millones de años.

Destino del CO2 Atmosférico

El CO2 atmosférico es fundamentalmente utilizado por los organismos autótrofos (principalmente vegetales) para formar nutrientes a través de la fotosíntesis. Todos los demás seres vivos dependen directa o indirectamente de estos nutrientes fijados por los vegetales.

Consecuencias del Aumento de CO2

Tanto los incendios forestales como la quema de combustibles fósiles liberan CO2 a la atmósfera, reintroduciendo carbono que previamente estaba fuera de circulación. El aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera tiene un impacto directo en el sistema climático global, y aunque un incremento moderado de CO2 puede estimular la fotosíntesis en ciertas condiciones, un exceso puede alterar los equilibrios ecológicos y climáticos.