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UNIDAD II.
El ecosistema
Tema . Generalidades del sistema
Generalidades del ecosistema
Un principio central de la ecología es que
cada organismo vivo tiene
una
relación
permanente y continua con todos los demás
elementos que componen su entorno. La suma
total de la interacción de los organismos vivos (la
biocenosis) y su medio no viviente (biotopo) en
una zona que se denomina un ecosistema.
Los estudios de los ecosistemas por lo general
se centran en la circulación de la energía y la
materia a través del sistema.
Casi todos los ecosistemas funcionan con
energía del sol capturada por los productores
primarios a través de la fotosíntesis. Esta
energía fluye a través de la cadena alimentaria a los consumidores primarios (herbívoros
que comen y digieren las plantas), y los consumidores secundarios y terciaria (ya sea
omnívoros o carnívoros). La energía se pierde a los organismos vivos cuando se utiliza por
los organismos para hacer el trabajo, o se pierde como calorresidual.
La materia es incorporada a los organismos vivos por los productores primarios. Las plantas
foto sintetizadoras fijan el carbono a partir del dióxido de carbono y del nitrógeno de la
atmósfera o nitratos presentes en el suelo para producir aminoácidos. Gran parte de los
contenidos de carbono y nitrógeno en los ecosistemas es creado por las instalaciones de
ese tipo, y luego se consume por los consumidores secundarios y terciarios y se
incorporan en sí mismos. Los nutrientes son generalmente devueltos a los ecosistemas a
través de la descomposición. Todo el movimiento de
los productos químicos en un ecosistema que se
denomina un ciclo biogeoquímico, e incluye el ciclo
del carbono y del nitrógeno.
Los ecosistemas de cualquier tamaño se pueden
estudiar, por ejemplo, una roca y la vida de las plantas
que crecen en ella puede ser considerada un
ecosistema. Esta roca puede estar dentro de un
llano, con muchas de estas rocas, hierbas
pequeñas, y animales que pastorean - también un ecosistema-. Este puede ser
simple en la tundra, que también es un ecosistema (aunque una vez que son de este
tamaño, por lo general se denomina ecozonas o biomas). De hecho, toda la superficie
terrestre de la Tierra, toda la materia que lo compone, el aire que está directamente encima
de éste, y todos los organismos vivos que viven dentro de ella pueden ser considerados
como uno solo, un gran ecosistema.
Los ecosistemas se pueden dividir en los ecosistemas terrestres (incluidos los ecosistemas
de bosques, estepas, sabanas, etc.) los ecosistemas de aguadulce (lagos, estanques y
ríos), y los ecosistemas marinos, en función del biotopo dominante.
El Daintree Rainforest de Queensland, Australia es un ejemplo de una ecosistemas
forestales.
Así
como
las
poblaciones
exhiben
características que no están presentes en los
organismos individuales, los ecosistemas
tienen atributos que no muestran las
poblaciones
individuales
que
los
componen. Todos los ecosistemas son
sistemas abiertos; dependen de la entrada de
energía y ellos mismos producen salidas de
calor (energía). Los ecosistemas dependen
también de los ciclos biogeoquímicos, del
agua y otros, para obtener sus nutrientes,
agua, etc., produciendo salida de nutrientes y de agua. Además, en la mayoría de los
ecosistemas están entrando y saliendo: vegetales, animales y microorganismos.
A pesar de ser sistemas abiertos y dinámicos, los ecosistemas poseen ciertas estructuras y
funciones características, como son las estratificaciones, las comunidades bióticas, los
biomas y las sucesiones ecológicas. Definamos brevemente estos términos:


Comunidades bióticas: Todas las poblaciones que interactúan en un área
determinada, constituyen una comunidad biótica.
Estratificación: Es una distribución en capas, o bien, una serie de separaciones, que
distribuye diferencialmente a los organismos que aparecen dentro de un ecosistema.
Las estratificaciones pueden describirse en términos de separación espacial entre los
organismos (estratificaciones vertical y horizontal), o bien, en términos de

separaciones en el tiempo (periodicidad).
Sucesión ecológica: El proceso dinámico mediante el cual los ecosistemas
modifican su orden para desarrollar una mayor estabilidad, en el curso del tiempo.
COMPONENTES DEL ECOSISTEMA
Los
Ecosistemas
Naturales
poseen
2
componentes, los componentes estructurales y
los
Funcionales. Los Componentes
Estructurales se reúnen con el término de Biotopo
(conjunto de todos los Elementos Abióticos
como el aire, agua, suelo, luz, temperatura,
humedad), mientras que los componentes
Funcionales se reúnen con el nombre de
Biocenosis (conjunto de todos los seres Bióticos
organizados en Poblaciones vegetales, animales,
Comunidades
vegetales,
animales
interrelacionados entre sí y con los elementos
Físico o
factores abióticos). Entonces, los
Elementos que forman un Ecosistema son todos
los Factores Abióticos, mientras que las Estructuras son todos los seres vivos o
Bióticos característicos de un determinado tipo de ecosistema.
COMPONENTES ESTRUCTURALES DEL ECOSISTEMA
Factores Abióticos
Todos los factores químico - físicos del ambiente son llamados factores abióticos (de a,
"sin", y bio, "vida). Los factores abióticos más conspicuos son la precipitación y
temperatura; todos sabemos que estos factores varían
grandemente de un lugar a otro, pero las variaciones pueden ser
aún mucho más importantes de lo que normalmente reconocemos.
No es solamente un asunto de la precipitación total o la
temperatura promedio. Por ejemplo, en algunas regiones la
precipitación total promedio es de más o menos 100 cm por año
que se distribuyen uniformemente por el año. Esto crea un efecto
ambiental muy diferente al que se encuentra en otra región donde
cae la misma cantidad de precipitación pero solamente durante 6 meses por año, la
estación de lluvias, dejando a la otra mitad del año como la estación seca.
Igualmente, un lugar donde la temperatura promedio es de 20º C y nunca alcanza el punto
de congelamiento es muy diferente de otro lugar con la misma temperatura promedio pero
que tiene veranos ardientes e inviernos muy fríos.
De hecho, la temperatura fría extrema –no temperatura de congelamiento, congelamiento
ligero o varias semanas de fuerte congelamiento– es más significativa biológicamente que la
temperatura promedio. Aún más, cantidades y distribuciones diferentes de precipitación
pueden combinarse con diferentes patrones de temperatura, lo que determina numerosas
combinaciones para apenas estos dos factores.
Pero también otros factores abióticos pueden estar involucrados, incluyendo
profundidad de suelo, disponibilidad de nutrientes
esenciales, viento, fuego, salinidad, luz, longitud del día,
terreno y pH (la medida de acidez o alcalinidad de suelos
y aguas).
tipo
y
Resumiendo, podemos ver que los factores abióticos, que
se encuentran siempre presentes en diferentes
intensidades, interactúan unos con otros para crear una
matriz de un número infinito de condiciones ambientales
diferentes.
LUZ (ENERGÍA RADIANTE)
Del total de la energía solar que llega
en la Tierra (1.94 calorías por
centímetro cuadrado por minuto), casi
0.582 calorías son reflejadas hacia el
espacio por el polvo y las nubes de
la atmósfera terrestre, 0.388 calorías
son
absorbidas
por
las
capas
atmosféricas, y 0.97 calorías llegan a la
superficie terrestre.
La luz es un factor abiótico esencial del
ecosistema, dado que constituye el
suministro principal de energía para todos
los organismos. La energía luminosa es convertida por las plantas en energía química
gracias al proceso llamado fotosíntesis. Ésta energía química es encerrada en las
substancias orgánicas producidas por las plantas. Es inútil decir que sin la luz, la vida no
existiría sobre la Tierra.
Además de esta valiosa función, la luz regula los ritmos biológicos de la mayor parte de la
especies.
La luz visible no es la única forma de energía que nos llega desde el sol. El sol nos envía
varios tipos de energía, desde ondas de radio hasta rayos gamma. La luz ultravioleta
(UV) y la radiación infrarroja (calor) se encuentran entre estas formas de radiación solar.
Ambas, la luz UV y la radiación Infrarroja son factores ecológicos muy valiosos.
Muchos insectos usan la luz ultravioleta (UV) para diferenciar una flor de otra. Los humanos
no podemos percibir la radiación UV. Actúa también limitando algunas reacciones
bioquímicas que podrían ser perniciosas para los seres vivos, aniquilan patógenos, y
pueden producir mutaciones favorables en todas las formas de vida.
ENERGÍA TÉRMICA
El calor es útil para los organismos
ectotérmicos, es decir, los organismos que
no están adaptados para regular su
temperatura corporal (por ejemplo, peces,
anfibios y reptiles). Las plantas usan una
pequeña cantidad de energía térmica para
realizar la fotosíntesis y se adaptan para
sobrevivir entre límites de temperatura mínimos
y máximos. Esto es válido para todos los
organismos, desde los Archaea hasta los
Mamíferos.
Aunque
existen
algunos
microorganismos que toleran excepcionalmente
temperaturas extremas, aún ellos perecerían si
fueran retirados de esos rigurosos ambientes.
Cuando la radiación infrarroja proveniente del Sol penetra en la atmósfera, el vapor de agua
atmosférico absorbe y demora la salida de las ondas del calor al espacio exterior; así, la
energía permanece en la atmósfera y la calienta (efecto invernadero).
Los océanos juegan un papel importante en la estabilidad del clima terrestre. Sin los
océanos nuestro planeta estaría excesivamente caliente durante el día y congelado por la
noche.
La diferencia de temperaturas entre diferentes masas de agua oceánica, en combinación
con los vientos y la rotación de la Tierra, crea las corrientes marítimas. El desplazamiento
de la energía en forma de calor, o energía en transferencia, que es liberada desde los
océanos, o que es absorbida por las aguas oceánicas permite que ciertas zonas
atmosféricas frías se calienten, y que las regiones atmosféricas calientes se refresquen.
ATMÓSFERA
La presencia de vida sobre nuestro planeta no sería
posible sin nuestra atmósfera actual. Muchos
planetas en nuestro sistema solar tienen una
atmósfera, pero la estructura de la atmósfera
terrestre es la ideal para el
origen
y
la
perpetuación de la vida como la conocemos. Su
constitución hace que la atmósfera terrestre sea
muy especial.
La atmósfera terrestre está formada por cuatro
capas concéntricas sobrepuestas que se extienden
hasta 80 kilómetros. La divergencia en sus
temperaturas permite diferenciar estas capas.
La capa que se extiende sobre la superficie terrestre hasta cerca de 10 km. es llamada
tropósfera. En esta capa la temperatura disminuye en proporción inversa a la altura, eso
quiere decir que a mayor altura la temperatura será menor. La temperatura mínima al
final de la tropósfera es de -50C.
La Tropósfera contiene las tres cuartas partes de todas las moléculas de la atmósfera. Esta
capa está en movimiento continuo, y casi todos los fenómenos meteorológicos ocurren en
ella.
Cada límite entre dos capas atmosféricas se llama pausa, y
el prefijo perteneciente a la capa más baja se coloca antes
de la palabra "pausa". Por este método, el límite entre la
tropósfera y la capa más alta inmediata (estratósfera) se llama
tropopausa.
La siguiente capa es la Estratósfera, la cual se extiende desde los 10km. y termina hasta los
50 km de altitud. Aquí, la temperatura aumenta proporcionalmente a la altura; a mayor
altura, mayor temperatura. Enel límite superior de la estratósfera, la temperatura alcanza
casi 25 °C. La causa de este aumento en la temperatura es la capa de ozono (Ozonósfera).
El ozono absorbe la radiación Ultravioleta que rompe moléculas de Oxígeno (O2)
engendrando átomos libres de Oxígeno (O), los cuales se conectan otra vez para construir
Ozono (O3). En este tipo de reacciones químicas, la transformación de energía luminosa en
energía química engendra calor que provoca un mayor movimiento molecular. Ésta es la
razón del aumento en la temperatura de la estratósfera.
La ozonósfera tiene una influencia sin par para la vida, dado que detiene las emisiones
solares que son mortales para todos los organismos. Si nosotros nos imaginamos la capa
de ozono como una pelota de fútbol, veríamos el Agotamiento de la Capa de Ozono
semejante a una depresión profunda sobre la piel de la pelota, como si estuviese un poco
desinflada.
Por encima de la Estratósfera está la Mesósfera. La mesósfera se extiende desde el
límite de la estratósfera (Estratopausa) hasta los 80 km. hacia el espacio.
ELEMENTOS QUÍMICOS Y AGUA
Los organismos están constituidos por
materia. De los 92 elementos naturales
conocidos, solamente 25 elementos forman
parte de la materia viviente. De estos 25
elementos, el Carbono, el Oxígeno, el
Hidrógeno y el Nitrógeno están presentes en
el 96 % de las moléculas de la vida. Los
elementos restantes llegan a formar parte del
4 % de la materia viva, siendo los más
importantes el Fósforo, el Potasio, el Calcio y
el Azufre.
Las moléculas que contienen Carbono se
denominan Compuestos Orgánicos, por
ejemplo el bióxido de carbono, el cual está
formado por un átomo de Carbono y dos átomos de Oxígeno (CO2). Las que carecen de
Carbono en su estructura, se denominan Compuestos Inorgánicos, por ejemplo, una
molécula de agua, la cual está formada por un átomo de Oxígeno y dos de Hidrógeno
(H2O).
Agua
El agua (H2O) es un factor indispensable para la vida. La vida se originó en el agua, y todos
los seres vivos tienen necesidad del agua para subsistir. El agua forma parte de
diversos procesos químicos orgánicos, por ejemplo, las moléculas de agua se usan durante
la fotosíntesis, liberando a la atmósfera los átomos de oxígeno del agua.
El agua actúa como un termorregulador del clima y de los sistemas vivientes:
Gracias al agua, el clima de la Tierra se mantiene estable.
El agua funciona también como termorregulador en los
sistemas vivos, especialmente en animales endotermos (aves
y mamíferos). Esto es posible gracias al calor específico del
agua, que es de una caloría para el agua (calor específico es
el calor -medido en calorías- necesario para elevar la
temperatura de un gramo de una substancia en un grado
Celsius). En términos biológicos, esto significa que frente
a
una elevación de la temperatura en el ambiente
circundante, la temperatura de una masa de agua subirá con una mayor lentitud que otros
materiales. Igualmente, si la temperatura circundante disminuye, la temperatura de esa
masa de agua disminuirá con más lentitud que la de otros materiales. Así, esta cualidad del
agua permite que los organismos acuáticos vivan relativamente con placidez en un
ambiente con temperatura fija.
La evaporación es el cambio de una substancia de un estado físico líquido a un
estado físico gaseoso. Necesitamos 540 calorías para evaporar un gramo de agua. En este
punto, el agua hierve (punto de ebullición). Esto significa que tenemos que elevar la
temperatura hasta
100°C para hacer que el agua hierva. Cuándo el agua se
evapora desde la superficie de la piel, o de la superficie de
las hojas de una planta, las moléculas de agua arrastran
consigo calor. Esto funciona como un sistema refrescante
en los organismos.
Otra ventaja del agua es su punto de congelación. Cuando se desea que una substancia
cambie de un estado físico líquido a un estado físico sólido, se debe extraer calor de esa
substancia. La temperatura a la cual se produce el cambio en una substancia desde un
estado físico líquido a un estado físico sólido se llama punto de fusión. Para cambiar el
agua del estado físico líquido al sólido, tenemos que disminuir la temperatura circundante
hasta 0°C. Para fundirla de nuevo, es decir para cambiar un gramo de hielo a agua
líquida, se requiere un suministro de calor de
79.7 calorías. Cuándo el agua se congela, la misma cantidad de calor es liberada al
ambiente circundante. Esto permite que en invierno la temperatura del entorno no disminuya
al grado de aniquilar toda la vida del planeta.