Les doy la más cordial
bienvenida al sitio DEL ÁREA DE CULTURA CIENTIFICO AMBIENTAL perteneciente al
Instituto de Educación Superior Pedagógico Público Arequipa.
Este sitio ha sido
creado con la finalidad de servir como
un ambiente integrado de aprendizaje, en el cual se puedan hacer evidentes y
prácticas diversas teorías, metodologías y estrategias de aprendizaje. Además
permitir la gestión de contenidos y servir para la construcción individual y
colectiva de los aprendizajes en el campo de la Ciencia Ambiental
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.
2.
FORMAS DE NUTRICIÓN
Podemos clasificar a los organismos considerando varios factores:
2.1. Según el tipo de obtención de materia.
Autótrofo: son los seres vivos
que se nutren de materia inorgánica
Heterótrofo: son los seres vivos
que se alimentan de materia orgánica, es decir, de plantas y animales.
2.2. Según el tipo de obtención de energía.
Químiosintéticos: son los seres vivos
que utilizan la energía química que se desprende de las reacciones
químicas para fabricar materia orgánica.
Fotosintéticos: son los seres vivos
que utilizan la energía lumínica para crear su materia orgánica.
2.3. Tipos de digestión.
Externa: tienen digestión
externa los organismos que secretan los enzimas digestivos y después absorben
los productos de la digestión.
Interna: cuando ingieren el
alimento y después lo digieren.
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:
Productores: son los autótrofos
fotosintéticos, es decir, los organismos que producen materia
orgánica a partir de materia inorgánica. En la práctica son las
plantas y las algas.
Consumidores primarios: son los
heterótrofos herbívoros o fitófagos, los organismos que se
alimentan de productores, es decir, que los consumen. Son los animales
terrestres herbívoros y los animales acuáticos fitófagos, como por ejemplo
el zooplancton.
Consumidores secundarios: son los
heterótrofos carnívoros, es decir, los organismos que se alimentan
de los consumidores primarios. Son los animales carnívoros o
depredadores.
Descomponedores o desintegradores: son
los heterótrofos que se alimentan de la materia orgánica de los
restos de otros organismos (cadáveres, defecaciones, excreciones,
mudas, etc). También se llaman saprobios, y son los hongos y las
bacterias.
Transformadores: son los organismos
que convierten los compuestos inorgánicos en compuestos aprovechables por
los productores. Con éstos se cierra el ciclo de la materia en los
ecosistemas. Forman este nivel diversos tipos de bacterias.
Además de estos niveles tróficos, puede haber otros como:
Superdepredadores o depredadores de
carnívoros.
Necrófagos o carroñeros,
que se alimentan de los cadáveres de otros animales, como por ejemplo, los
buitres.
Detritívoros se alimentan de
fragmentos, cada vez más pequeños, de los restos de animales y plantas,
como por ejemplo, los microartrópodos del suelo.
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.
RED TRÓFICA
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
Biomasa: es la masa total de
los organismos. Se suele expresar en gramos de peso seco por unidad de superficie
o volumen, por ejemplo, en g/m² o en g/L.
Producción: es el aumento de
biomasa por unidad de tiempo. Puede expresarse en g/m²·día.
Producción neta: es la diferencia
entre todo lo que se ha producido y la parte consumida mediante la
respiración o la fermentación.
Producción bruta: es todo lo
que se ha producido.
Productividad: es la relación
entre la producción y la biomasa.
Tiempo de renovación: es el tiempo que
tiene que transcurrir para que se renueve la biomasa, es decir, para que
la producción iguale a la biomasa. Se obtiene dividiendo la biomasa entre
la producción, por tanto, es el valor inverso a la productividad.
Eficiencia: es la relación
entre lo que se ha producido y lo que ha entrado.
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:
El 10% se dispersa y se refleja en las capas altas de la atmósfera.
El 2%, constituido básicamente por radiaciones UV y de menos
longitud de onda, es absorbido por el oxígeno, que se convierte en ozono.
El 8% es absorbido por las gotas de agua y el vapor de agua, en
gran parte como calor latente de cambio de estado, es decir, sin que
apenas se produzca un aumento de la temperatura.
Del 30% al 60% es reflejado por las nubes y el polvo próximos a la
superficie terrestre.
Del 5% al 20% es absorbido por las nubes.
Sólo el 45% restante, en la mejor de las condiciones (días muy claros
y secos), llega a la superficie terrestre.
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:
No toda la producción de los organismos fotosintéticos se la comen
los herbívoros, ni toda la de los herbívoros se la comen los carnívoros
No todas las estructuras producidas son asimilables por el nivel
trófico siguiente.
No todo lo que se ha asimilado se invierte en producción, sino que
gran parte se invierte en respiración.
No toda la producción perdura en el individuo, ya que una parte se
invierte en producir estructuras que se van cambiando.
8.5. La producción primaria y la producción secundaria.
Producción primaria: es la producción de los
productores, es decir, de los organismos fotosintéticos.
Producción primaria neta: es la diferencia entre la producción
primaria bruta, es decir, todo lo que se ha producido, y la parte
consumida mediante la respiración de los autótrofos fotosintéticos.
Producción primaria bruta: todo lo que se ha
producido.
Producción secundaria: es la producción de los
consumidores, descomponedores y transformadores.
Producción neta del ecosistema: es la
diferencia entre la producción primaria bruta y las partes consumidas en
la respiración por los autótrofos y por los heterótrofos.
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.
CICLO DEL CARBONO
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.
Nitrificación: el amoníaco que llega
al suelo pasa rápidamente a ion nitrato por la acción quimiosintética de
algunas bacterias.
Desnitrificación: es la transformación
del nitrato en nitrito, y de éste en nitrógeno, que pasa al aire.
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.
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:
Sucesión primaria: es la que se produce en
un área en la que previamente no existían seres vivos. Por ejemplo, islas
surgidas de una erupción volcánica, deltas en formación...
Sucesión secundaria: es la que tiene lugar
en una zona en la que antes existía una comunidad que, por causa de un
incendio, de una inundación, etc., ha perdido la mayor parte de sus
especies.
Características de las sucesiones:
Las primeras especies en aparecer son las especies oportunistas.
Las especies oportunistas van siendo sustituidas por especies con
la estrategia de la K.
La productividad, es decir, el cociente producción/biomasa, se va
reduciendo.
La diversidad va aumentando.
El grado de organización interna del ecosistema va aumentando.
