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UNIDAD 1. LOS ECOSISTEMAS Y SU FUNCIONAMIENTO.
Realizado por Prof. Yusbelly Díaz
1.1 ¿Qué son los ecosistemas?
El concepto de ecosistema es especialmente interesante para comprender el
funcionamiento de la naturaleza. La vida humana se desarrolla en estrecha relación con la
naturaleza y sus funcionamiento nos afecta totalmente.
"Los ecosistemas son sistemas complejos formados por elementos físicos (el
biotopo) y biológicos (la biocenosis o comunidad de organismos)". También la podemos
definir como la unidad formada por el conjunto de todos los organismos vivientes y el
medio físico, químico y geológico en que estos viven, así como el intercambio de
materiales entre las partes vivas e inertes y las interacciones entre las mismas.
El ecosistema es el nivel de organización de la naturaleza que interesa a la
ecología. En la naturaleza los átomos están organizados en moléculas y macromoléculas,
formando el nivel químico, el cual es inerte. Estas macromoléculas forman orgánulos que
conforman las células, formando la forma más elemental de vida, denominado nivel
celular, como por ejemplo los virus. Las células forman tejidos y estos órganos se reúnen
en sistemas, como el digestivo, nervioso, circulatorio, etc., formando el nivel orgánico.
Un organismo vivo está formado por varios sistemas anatómico-fisiológicos íntimamente
unidos entre sí.
La organización de la naturaleza en niveles superiores al de los organismos es la
que interesa a la ecología y se denomina nivel ecológico y está relacionado en primer
lugar con las interacciones entre: especie, poblaciones, comunidades, ecosistemas y la
ecosfera. Una especie se define como un conjunto de individuos que presentan
características semejantes estructural y funcionalmente, comparten una ascendencia
común, que solo se reproducen entre ellos y su descendencia es viable. Una población es
un grupo de individuos de la misma especie, que ocupa un área dada al mismo tiempo. El
lugar donde una población (o un organismo) vive, es su hábitat. Las diferentes
poblaciones que interactúan en un área geográfica determinada constituyen lo que se
llama comunidad.
El concepto de ecosistema aún es más amplio que el de comunidad, porque un
ecosistema incluye, además de la comunidad, el ambiente no vivo, con todas las
características de clima, temperatura, sustancias químicas presentes, condiciones
geológicas, etc. El ecosistema estudia las relaciones que mantienen entre sí los seres
vivos que componen la comunidad, pero también las relaciones con los factores no vivos
(abióticos).
Un ecosistema es un sistema dinámico donde se observan interacciones
biológicas, químicas y físicas que sustentan las comunidades, y que les permite responder
a cambios en las condiciones ambientales. Todos los ecosistemas de la Tierra constituyen
la ecosfera.
La ecología estudia la naturaleza como un gran conjunto en el que las condiciones
físicas y los seres vivos interactúan entre sí en un complejo entramado de relaciones.
1.2 Estructura de los ecosistemas
Hay dos aspectos fundamentales en cualquier ecosistema: el componente no vivo
(abiótico o biotopo) y el componente vivo (biótico o biocenosis).
ECOSISTEMA
Biocenosis
Componentes bióticos
Productores
(autótrofos)
Biotopo
Componentes abióticos
Heterótrofos
Consumidores
Primarios (herbívoros)
Secundarios
(Carnívoros)
Luz
Temperatura
Precipitación
Agua
Viento
Nutrientes
pH
Descomponedores
(detritívoros)
1.2.1 Componente abiótico
El componente abiótico de un ecosistema incluye varios factores físicos y
químicos, como la las características del agua, la salinidad, la temperatura, el viento, la
presión, las precipitaciones, el oxígeno, los nutrientes, el pH, y el material en suspensión.
El grado en que cada factor está presente o no y en qué medida afecta
intensamente la capacidad de sobrevivir de los organismos, influye en forma distinta en
cada especie. Esta diferencia de respuesta a los factores ambientales determina qué
especies ocupan o no cierta región o área, y viene determinado por los rangos de
tolerancia que presentan los organismos a intervalos de condiciones ambientales o
factores abióticos que un organismo dado puede soportar, tales como temperatura, luz,
pH, nutrientes, oxígeno, etc.
La tolerancia se describe como una curva, donde se observan las condiciones
óptimas donde un individuo se desarrolla sin dificultad y las zonas donde el organismo no
puede desarrollarse. El mínimo y el máximo determinan las condiciones extremas, las
cuales solo pueden ser soportadas
por períodos cortos de tiempo. Hay
Esteno
organismos que pueden sobrevivir
en un rango amplio de condiciones,
otros sólo en un rango estrecho o
limitado de condiciones.
Estas
condiciones
se
denominan esteno (rango estrecho)
y euri (rango amplio) y se utilizan
refiriéndose al factor abiótico en
Figura 1. Límites de tolerancia.
estudio como: estenohalino,
eurihalino, estenofótica, eurifótica, estenotérmico, euritérmico, etc.
Euri
1.2.1.1 Agua
El agua es un compuesto único debido a su estructura molecular, la presencia de
puentes de hidrógeno y de enlaces covalentes conlleva a que las moléculas estén
fuertemente enlazadas, lo cual trae como consecuencia ciertas propiedades como: el calor
específico, la densidad y la tensión superficial.
El calor específico es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura del
agua en 1ºC. Se necesita mucha energía para cambiarle la temperatura al agua,
incluyendo la formación de hielo. Por esta razón, los sistemas acuáticos son térmicamente
más estables que los terrestres, es decir, los organismos acuáticos experimentan cambios
de temperatura menos drásticos que los organismos terrestres.
La densidad del agua alcanza su máximo a 3.98ºC, cuando todavía se encuentra en
estado líquido. En el hielo, las moléculas están ordenadas para formar cristales y es
menos denso que el agua a 3.98ºC, por lo tanto el hielo flota sobre el agua fría. Una
densidad alta, permite cierta flotabilidad en los organismos contra la fuerza de la
gravedad, por lo que todos los organismos acuáticos (marinos y dulceacuícolas) necesitan
menor energía para mantenerse en su posición. En los ambientes acuáticos, el agua
sostiene a los organismos, mientras que en los terrestres los organismos necesitan
desarrollar estructuras de soporte (esqueletos de animales).
En la interfase aire-agua, se forma una película de alta tensión superficial, que
algunos organismos emplean para desplazarse o vivir en ella, por ejemplo los insectos
acuáticos. En este caso, algunos insectos acuáticos se desplazan gracias a la tensión
superficial de la interfase, sin tener que gastar energía en el movimiento. Otros insectos
acuáticos presentan estructuras como "snorkel" que utilizan para respirar por medio de
esa interfase.
Los organismos marinos deben desarrollar estrategias para flotar y mantenerse en
la columna de agua, así como para obtener gases tales como O2 o CO2 entre otros.
1.2.1.2. Luz
La luz es un factor muy importante sobre todo para aquellos organismos que
realizan el proceso de fotosíntesis, por lo cual su distribución en los ambientes marinos es
fundamental para la existencia de autótrofos.
La zona dentro de la columna de
agua donde la luz llega con una
intensidad mayor al 1% de la luz que cae
sobre el mar, se denomina zona fótica, y
es donde los autótrofos la aprovechan
para realizar la fotosíntesis, por lo cual la
tasa de producción es mayor a la tasa de
respiración de los organismos allí
comprendidos.
Intensidad %
Zona trofogénica: P > R
Zona trofolítica: R > P
1% Luz
Zona trofolítica: R > P
Figura 2. Disminución de la intensidad de
la luz cn respecto a la profundidad.
En la zona afótica, donde no llega sino el 1% o menos de la luz incidente en la
superficie del mar, no puede realizarse la fotosíntesis, dado que los autótrofos requieren
de la luz para hacerlo, entonces la tasa de producción es menor a la tasa de respiración.
La luz cumple un papel limitante en la distribución de los organismos autótrofos
dentro de la columna de agua, por lo cual podríamos pensar que en la zona afótica la
mayoría de los organismos que se pueden encontrar son organismos que no necesitan de
la luz solar para sobrevivir.
La luz incidente sobre la superficie del mar es absorbida o refractada, y va
disminuyendo a medida que aumenta la profundidad, esta tasa de atenuación va a
depender de otros factores como la cantidad de material en suspensión y disuelto en el
agua.
La longitud de onda del rojo es absorbida a los primeros metros de profundidad en
la columna de agua, mientras que la azul es la que penetra más profundo en el agua.
La cantidad de luz se puede medir mediante el uso de un fotómetro o se emplea un
disco de Secchi para medir la transparencia del agua. El disco de Secchi tiene unos 18 cm
de diámetro, cuando se usa en aguas someras y puede tener hasta 1 metro de ancho
cuando se usa en mar abierto a mayor profundidad. El disco tiene cuatro cuadrantes dos
blancos y dos negros, alternando los colores. El mismo se sujeta a una cuerda
previamente calibrada en centímetros y se sumerge en el agua hasta el punto en el cual se
deja de observar desde la superficie del agua, esa medida tomada por la cuerda,
representa la medida de transparencia del agua. En aguas muy turbias, por ejemplo
cercana a la desembocadura de un río, puede ser de unos 50 cm o menos, y en aguas más
cristalinas puede alcanzar unos cuantos metros.
Cuerda
calibrada
Figura 3. Esquema de un disco de secchi.
Esta medida de transparencia del agua, refleja la distribución de los organismos
presentes en la columna de agua, dado que aquellas especies fotosintetizadoras van a
estar limitadas a la zona superior del estrato donde llega la luz.
La transparencia del agua está relacionada directamente con la cantidad de
material en suspensión.
1.2.1.3. Temperatura
Los organismos marinos experimentan variaciones de temperatura menos amplias
que los organismos terrestres, esto debido al calor específico del agua citado
anteriormente.
El rango de temperatura de las aguas marinas varía entre 0º C y 35º C como
máximo, a excepto de las aguas termales. En las zonas tropicales estas diferencias son
aún menores, por lo que los efectos letales de la temperatura en los ecosistemas acuáticos
son menos importantes que en los terrestres.
Sin embargo la temperatura puede afectar el rango de distribución de una especie,
por ejemplo: hay una diatomea del género Asterionella que no resiste temperaturas
superiores a los 25º C por lo que no se consigue en el trópico. Un rotífero del género
Filinia no se encuentra en aguas con temperaturas superiores a 10º C. Asimismo algunas
especies de plancton tropicales no se consiguen en aguas frías.
La temperatura además de influir en la distribución de los organismos en las
diferentes latitudes, también afecta los procesos metabólicos, como por ejemplo, el
momento de eclosión de huevos de gasterópodos, la tasa de alimentación, la
reproducción, etc.
La temperatura también puede afectar a los organismos indirectamente, afectando
la solubilidad de los gases, lo que implica que a mayor temperatura menor solubilidad.
Las aguas con temperaturas más altas pueden presentar menos oxígeno que aguas con
temperaturas más bajas, afectando de esta manera la distribución de algunos peces y de
invertebrados.
Dentro de la columna de agua la temperatura también puede variar, dado que la
radiación solar calienta la superficie del agua, mientras que la del fondo permanece más
fría. Así se tiene agua caliente, menos densa, flotando sobre agua fría más densa, de
manera que la columna de agua se encuentra estratificada en algunos casos.
La capa superior donde la temperatura es mayor se denomina zona superficial y la
zona inferior se denomina zona profunda. Entre estas zonas se encuentra la termoclina,
punto donde ocurre el mayor cambio de temperatura entre la zona superficial y la zona
profunda.
Temperatura
0
5
10
15
20
25
30
0
aguas
someras
5
Profundidad
10
Termoclina
15
20
25
Aguas
profundas
30
Figura 4. Estructura térmica de un cuerpo de agua con estratificación.
En aguas marinas profundas la temperatura puede ser de 2º C o menor por el
efecto de la salinidad, la cual modifica los puntos de fusión y evaporación del agua, así
como la densidad, por eso los gradientes verticales en agua dulce difieren de los
gradientes en agua salada.
1.2.1.4. Viento
El viento es un factor importante en el movimiento de las aguas superficiales
(olas) como internos (corrientes). Ejerce influencia en los procesos de estratificación y
mezcla, no solo en lo referente a la temperatura, sino también en la mezcla de nutrientes,
material en suspensión, oxígeno, etc.
1.2.1.5. Presión
La presión en un factor abiótico importante dentro de los cuerpos de agua
marinos, dado que por cada 10 m de profundidad se aumenta 1 atm de presión, lo que
ejerce un efecto directo sobre el cuerpo de los organismos. Algunos organismos han
podido sobreponer estos problemas de presión como por ejemplo, las ballenas y delfines
que migran desde zonas muy profundas con presiones muy altas hasta zonas superficiales
con presiones muy bajas. Sin embargo, la mayoría de los organismos solo pueden vivir
en ciertas profundidades porque sino explotarían.
La presión también incrementa la solubilidad de los gases a grandes
profundidades.
1.2.1.6. Oxígeno
En los sistemas marinos el oxígeno no está siempre disponible para el consumo de
los organismos, por lo cual los mismos presentan adaptaciones como difusión a través de
membranas en organismos pequeños como los protozoarios y branquias (membranas
finas con un área grande) están presentes en organismos de mayor tamaño como peces,
crustáceos, etc. La solubilidad del oxígeno también está relacionado con la temperatura
del agua, así como también la profundidad y la luz, en zonas menos profundas donde hay
mayor intensidad de luz, y por tanto fotosíntesis hay mayor oxígeno disponible para los
restantes organismos, mientras que en zonas profundas con menos luz disponible hay
poco oxígeno llegando a presentarse zonas anóxicas, es decir, carentes de oxígeno.
1.2.1.7. Salinidad
En el mar, las concentraciones de sales son elevadas comparadas con los
ecosistemas de agua dulce, lo cual afecta la distribución de los organismos. Son muy
pocos los organismos eurihalinos, es decir que pueden vivir tanto en agua dulce como
salada. Sin embargo, los organismos estuarinos si pueden sobrevivir a estos bruscos
cambios de salinidad.
La salinidad en mar abierto permanece casi constante, sin embargo tiende a variar
en las costas, zonas deltaicas y estuarinas, donde ocurre un importante aporte de ríos, que
diluye el agua salada, en épocas de lluvias.
1.2.1.8. Nutrientes
Los organismos marinos necesitan de ciertos macronutrientes para la vida como lo
son el N, P, S, K, Mg, Ca, Na y Cl, y otros elementos en cantidad muy bajas como los
elementos trazas: Fe, Mn, Cu, Zn, B, Si, Mo, V y Co.
Los más importantes son el nitrógeno, el fósforo y el sílice, ya que los otros son
bastante abundantes.
Dependiendo de la cantidad de nutrientes que tenga un ecosistema se puede
denominar oligotrófico, es decir, con bajas concentraciones de nutrientes o eutrófico con
altas concentraciones de nutrientes.
Los ecosistemas eutroficados, generalmente son producto de la contaminación vía
humana, sin embargo, es un proceso que normalmente se lleva a cabo en los cuerpos de
agua.
1.2.1.9. pH
Es difícil distinguir entre los efectos directos o indirectos del pH sobre los
organismos, ya que este afecta de diversas maneras la química acuática. Por ejemplo, las
enzimas trabajan dentro de valores específicos de pH y por lo tanto se requiere que el pH
del plasma celular se mantenga relativamente constante. Este proceso se hace más
costoso a medida que el pH del agua se desvía más del pH de las células. Otros procesos
como la fotosíntesis y la respiración pueden verse afectados por cambios en el pH.
Uno de los efectos más importantes del pH sobre los organismos marinos viene
dado por el papel que juega el pH sobre la solubilidad de los metales, muchos de los
cuales pueden ser tóxicos para los organismos. La solubilidad del hierro, cobre, zinc,
níquel, plomo y cadmio aumenta a medida que disminuye el pH, mientras que el vanadio
y el mercurio son menos solubles en pH bajos. El aumento en la concentración del
altamente tóxico ion Al3+ y sus efectos negativos sobre los organismos es uno de los
problemas que traen las lluvias ácidas sobre las zonas de lagos y ríos, por ejemplo.
1.2.1.10. Material en suspensión
El material en suspensión en la columna de agua afecta la penetración de luz y por
lo tanto la distribución de los organismos fotosintetizadores. Este material proviene
básicamente de la entrada de aguas continentales en los cuerpos de agua salada en época
de lluvias, donde arrastran gran cantidad de sedimento a las zonas deltaicas, estuarinas y
desembocaduras.
El material en suspensión también puede afectar a organismos que viven en el
fondo, principalmente a los filtradores.
1.2.2. Componente biótico
Los organismos que constituyen la biocenosis de un ecosistema, generalmente se
clasifican como productores, consumidores y saprofitos y descomponedores, con base en
la manera en que obtienen el alimento o los nutrientes orgánicos que necesitan para
sobrevivir.
Los productores, también llamados autótrofos, son organismos que pueden
elaborar los compuestos orgánicos que necesitan como nutrientes, a partir de compuestos
inorgánicos simples obtenidos del ambiente. En los ecosistemas marinos, la mayoría de
los productores forman parte del fitoplancton, algas, fanerógamas marinas y algunas
bacterias quimiosintetizadoras. Solo los productores elaboran su propio alimento. Todos
los demás organismos son consumidores y viven, directa o indirectamente, del alimento
proporcionado por los productores.
La mayoría de los productores aprovechan la energía luminica del sol para
convertir agua y dióxido de carbono (absorbido del aire o el agua) en un azúcar (glucosa)
y liberan oxígeno como subproducto. Esta conversión química, propiciada por la energía
solar, recibe el nombre de fotosíntesis. Estos productores elaboran todas sus complejas
moléculas a partir de la glucosa producida por la fotosíntesis y algunos nutrientes, como
nitrógeno, fósforo, potasio y azufre, que absorben del agua.
Algunos organismos productores, principalmente bacterias especializadas, pueden
extraer compuestos inorgánicos de su ambiente y convertirlos en compuestos orgánicos
nutrientes sin la presencia de la luz solar, por medio de la quimiosíntesis.
Todos los demás organismos, que deben consumir materia orgánica para obtener
nutrientes son heterótrofos, los cuales pueden dividirse en numerosas subcategorías, de
las que las dos principales son consumidores (que comen presas vivas) y saprofitos y
descomponedores, que se alimentan de organismos muertos y sus productos.
Los consumidores se pueden clasificar en varios subgrupos de acuerdo con su
fuente de alimentos. Los animales que se alimentan de productores se llaman
consumidores primarios o herbívoros. Los animales que se alimentan de consumidores
primarios reciben el nombre de consumidores secundarios o carnívoros. También existen
los consumidores terciarios que sólo se alimentan de animales carnívoros. A los animales
que se alimentan tanto de plantas como de animales se les denomina omnívoros.
El organismo consumido por otro se denomina presa y el animal que ataca se
denomina depredador, sosteniendo una relación depredador-presa.
Los saprofitos son aquellos animales que se alimentan de detritus, es decir de
materiales vegetales, así como de desechos fecales de animales, también denominados
detritívoros.
Un grupo extremadamente importante es el de los descomponedores, hongos y
bacterias que digieren los detritos degradando o descomponiendo las moléculas orgánicas
complejas de estos materiales, en compuestos inorgánicos más simples, y absorbiendo los
nutrientes solubles.
1.3. Funcionamiento de los ecosistemas
El funcionamiento de todos los ecosistemas es parecido. Todos necesitan una
fuente de energía que, fluyendo a través de los distintos componentes del ecosistema,
mantiene la vida y moviliza el agua, los minerales y otros componentes físicos del
ecosistema. La fuente principal de energía es el sol.
En todos los ecosistemas existe además, un movimiento continuo de los
materiales. Los diferentes elementos químicos pasan del suelo, el agua o el aire a los
organismos y de unos seres vivos a otros, hasta que vuelven, cerrándose el ciclo, al suelo
o al agua o al aire.
En los ecosistemas la energía fluye y la materia se recicla (en un ciclo cerrado)
generando organización en el sistema.
Los ecosistemas se estudian analizando las relaciones alimentarias, los ciclos de la
materia y los flujos de energía.
1.3.1. Flujo de energía
La energía se define como la capacidad de producir trabajo o transferir calor, en
ecología esta se mide como calorías o kcal, donde 1 kcal es la energía necesaria para
elevar un gramo de agua de 1 a 15º C.
El ecosistema se mantiene en funcionamiento gracias al flujo de energía que va
pasando de un nivel al siguiente. La energía fluye a través de la cadena alimenticia sólo
en una dirección: va siempre desde el sol, a través de los productores a los
descomponedores. La energía entre en el ecosistema en forma de energía luminosa y sale
en forma de energía calórica, que ya no puede ser reutilizada para mantener otro
ecosistema en funcionamiento.
Las leyes de la termodinámica describen el comportamiento (uso y
almacenamiento) de la energía en dos leyes fundamentales: la primera, cuyo enunciado es
que la energía no se crea ni se destruye solo se transforma, lo cual se observa al ser
convertida de energía lumínica a energía calórica. La segunda ley se refiere a que
cualquier conversión energética terminará con menos energía de la que tenía al comenzar,
es decir no es 100% eficiente, y esa pérdida se dispersa en forma de energía calórica
(calor).
La transferencia de energía es un proceso característico de los ecosistemas que
relaciona sus componentes. La energía almacenada en las plantas se transfiere a través del
ecosistema en una serie de etapas que básicamente consiste en comer y ser comido, desde
un productor que es comido por un consumidor, esto se conoce como cadena alimenticia.
1.3.2. Relaciones tróficas
Al describir la estructura biótica de los ecosistemas, es evidente que las
principales relaciones entre los organismos son producto de la alimentación. Se pueden
identificar numerosas secuencias en que un organismo es comido por otro, y éste a su vez
por uno más, etc. Cada una de estas secuencias recibe el nombre de cadena alimenticia.
Es importante tener presente que rara vez estas cadenas son entidades aisladas, ya que por
ejemplo las poblaciones de herbívoros pueden alimentarse de varias especies de algas o
fitoplancton, y son presa de diferentes consumidores secundarios u omnívoros. En
consecuencia, todas las cadenas alimenticias están entretejidas y forman una red o trama
trófica.
Las tramas tróficas comienzan en los productores, es decir, los organismos
autótrofos, que captan la energía luminosa con su actividad fotosintética y la convierten
en energía química almacenada en moléculas orgánicas. Las plantas son consumidas por
otros seres vivos que conforman el nivel trófico superior, es decir, los herbívoros o
consumidores primarios.
Todas las cadenas avanzan por una serie de pasos o niveles, de los productores a
los consumidores primarios, luego a los secundarios, etc., cada uno de estos pasos se
denomina nivel trófico. Entonces, todos los productores pertenecen a un mismo nivel
trófico, que sería la base de la trama trófica. Estas especies también se pueden categorizar
como especies bases, dado que son consumidas por otros organismos pero ellas no
consumen a otros (producen sus propios alimentos por medio de la fotosíntesis). Los
herbívoros que se alimentan de los productores primarios se encuentran en el segundo
nivel trófico, y los organismos que se alimentan de éstos pertenecen al tercer nivel, etc.
Entre cada nivel trófico hay un movimiento fundamental de nutrientes químicos y
la energía almacenada que contienen. Debe entenderse que también existe depredación
entre organismos de un mismo nivel trófico, y que los organismos tienen una dieta
amplia, con lo cual se pueden conseguir relaciones depredador-presa entre un carnívoro
de segundo orden que consume un herbívoro, directamente al productor primario, e
inclusive a otro organismo dentro de su mismo nivel. Esto hace que las tramas tróficas
sean mucho más complejas de lo que imaginamos.
La importancia de las tramas tróficas radica, en que estas describen de una manera
precisa la interdependencia en los ecosistemas naturales. Esto se refiere a que cualquier
alteración de un ecosistema inicia una reacción en cadena dentro de las tramas tróficas,
existiendo el peligro de degradación del ambiente por varias causas, entre ellas:
sobrepoblación, contaminación, alteración de los ciclos biogeoquímicos, modificaciones
climáticas, erosión del suelo, extinción de especies, etc.
Cada individuo de la trama trófica utiliza energía, con lo cual queda disponible
menos para el eslabón siguiente. Igualmente, las conversiones de energía son ineficientes,
aún cuando la energía no se destruye, cada transformación disminuye la energía
disponible para realizar un trabajo. Esta energía perdida es energía en forma de calor.
Dado que las transformaciones de energía son ineficientes, solo una pequeña
porción de la energía presente en un nivel puede estar disponible para los organismos del
siguiente nivel superior (esta energía se puede medir en términos de calor producido). De
esta manera, una cadena trófica tiene un número limitado de eslabones, y dependerá de la
cantidad de energía que pase de un nivel a otro.
¿Cuántos niveles tróficos hay? no más de 3 o 4 en cada ecosistema.
Las tramas tróficas en los ecosistemas marinos son más complejas y más largas
que en los ecosistemas terrestres.
Una representación muy útil para estudiar este entramado trófico son las
pirámides de biomasa, energía o número de individuos. En ellas se ponen varios pisos
con su anchura o su superficie proporcional a la magnitud representada. En el piso
inferior se sitúan los productores; por encima los consumidores de primer orden
(herbívoros), después los de segundo orden (carnívoros) y así sucesivamente.
Las diferencias de la biomasa entre cada nivel trófico se debe a que el heterótrofos
no convierte en tejidos orgánicos mucho de lo que consume, sino que lo descompone
para liberar y utilizar energía que contiene; así, hay una pérdida inevitable de biomasa
con cada desplazamiento a niveles tróficos superiores. Es muy importante observar que
todos los heterótrofos dependen de un suministro continuo de la materia orgánica reciente
que producen los autótrofos; de lo contrario, se quedarían sin alimento y morirían de
hambre, ya que descomponen la comida para liberar la energía almacenada en ella.
Cuando ocurre esta descomposición de la
Productores primarios
materia orgánica, los elementos químicos liberados
vuelven en estado inorgánico al ambiente, de donde
pueden ser reabsorbidos por los autótrofos. Así, hay
un ciclo continuo de nutrientes del medio a los
Consumidores
organismos y de vuelta al medio. Por su parte, el
primarios
gasto de energía es irrecuperable porque se pierde
Herbívoros
como calor disipado de los cuerpos.
La pirámide de número de individuos resulta
Consumidores
de la pirámide de biomasa, el hecho de que los
secundarios
organismos (excepto parásitos) se alimenten de
Carnívoros orden 1
individuos más pequeños que ellos mismos,
Consumidores terciarios
también contribuye a que haya menos individuos en
Carnívoros orden 2
los niveles tróficos más altos.
Consumidores
cuaternarios
Carnívoros orden 3
1.3.3. Relaciones no alimenticias
Cuando dos especies de un ecosistema tienen actividades o necesidades en común
es frecuente que interactúen entre sí. Puede que se beneficien o que se dañen o, en otros
casos, que la relación sea neutra. Los tipos principales de interacción entre especies son:
competencia, depredación, etc.
La competencia es cuando ambas poblaciones o especies, tienen algún tipo de
efecto negativo una sobre la otra. Generalmente la competencia se da entre especies con
estilos de vida y necesidades de recursos similares. Hay un principio general en ecología
que dice que dos especies no pueden coexistir en un medio determinado si no hay entre
ellas alguna diferencia ecológica. Si no hay diferencias una acaba desplazando a la otra.
El parasitismo es similar a la depredación, pero el término parásito se reserva para
designar a pequeños organismos que viven dentro o sobre un ser vivo de mayor tamaño
(hospedador o huésped), perjudicándole. La forma de vida parasitaria tiene un gran éxito;
aproximadamente una cuarta parte de las especies animales son parásitas. Un ejemplo de
parasitismo es la Tenia (solitaria) que vive en el intestino del hombre y le causa mal
nutrición alimentándose del huésped.
El comensalismo es el tipo de interacción que se produce cuando una especie se
beneficia y la otra no se ve afectada. Así, por ejemplo, las rémoras que viven sobre los
tiburones que se alimentan de los restos orgánicos depositados en su piel, mientras el
tiburón no se ve afectado ni beneficiado.
El mutualismo es el tipo de relación en el que dos especies se benefician entre sí
hasta el extremo de que su relación llega a ser necesaria para la supervivencia de ambas
especies. Por ejemplo, algunos componentes de la flora intestinal que sintetizan vitaminas
y ayudan en la digestión, a la vez que obtienen alimento y protección.
1.4 Producción y productividad
Los productores primarios son los organismos que hacen entrar la energía en los
ecosistemas. Los principales productores primarios son las plantas en los sistemas
terrestres y en los sistemas marinos, el fitoplancton, las algas y las fanerógamas marinas.
Cuando se habla de la producción de un ecosistema se hace referencia a la
cantidad de energía que ese ecosistema es capaz de aprovechar. La producción primaria
bruta de un ecosistema es la energía total fijada por fotosíntesis por los organismos
autótrofos. La producción primaria neta es la energía fijada por fotosíntesis menos la
energía empleada en la respiración, es decir la producción primaria bruta menos la
respiración.
Cuando la producción primaria neta es positiva, la biomasa de los autótrofos del
ecosistema va aumentando.
Ahora bien, también podemos hablar de producción secundaria, la cual se refiere a
la cantidad de energía fijada por los organismos heterótrofos. Entonces, los productores
secundarios son los animales y detritívoros que se alimentan de los organismos
autótrofos.
Los herbívoros se alimentan directamente de los autótrofos, pero los diferentes
niveles de carnívoros y los detritívoros también reciben energía indirectamente de los
autótrofos, a través de la cadena trófica.
Los animales obtienen la energía para su metabolismo de la oxidación de los
alimentos (respiración), pero no todo lo que comen acaba siendo oxidado. Parte se
desecha en las heces o en la orina, parte se difunde en forma de calor, etc. La mayor parte
de la energía absorbida se utiliza en el mantenimiento o se pierde a través de las heces.
Sólo una pequeña parte se convierte en producción secundaria (aumento de peso del
animal o nuevas crías).
Cuando se desea expresar la cantidad de energía acumulada en un nivel trófico o
un ecosistema determinado por unidad de tiempo, de manera de poder ser comparativa, se
calcula la productividad. La productividad también se puede calcular como primaria y
secundaria y es la relación directa entre la producción por una unidad de tiempo,
generalmente expresada en año.