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ESTUDIO DE LOS ECOSISTEMAS

Introducción

El objeto de estudio de la ecología lo constituye la manera en que la distribución y abundancia de los organismos están influenciada por las relaciones entre el organismo y su ambiente, entendiendo que este se compone de otros seres vivos y de entidades no vivas.Lo anterior indica que la ecología estudia los niveles de organización de las poblaciones, comunidades y ecosistemas. Cada nivel de organización de la materia se compone de elementos pertenecientes al nivel inmediatamente inferior, pero que tiene atributos y propiedades que dicho nivel inferior no tiene; así por ejemplo, las poblaciones tienen atributos que los organismos no tienen.Como se vio en clases los niveles de organización estudiados por la ecología son: Población, Comunidad y el Ecosistema. Una población es un conjunto de organismos de la misma especie que viven en un mismo lugar (simpátricos) y al mismo tiempo (contemporáneos). Una comunidad es el conjunto de poblaciones que habita un lugar al mismo tiempo, siendo particularmente importantes las relaciones que se establecen entre ellas, que están, básicamente determinadas por las necesidades nutricionales de los organismos que la componen. Por último, un ecosistema está formado por una comunidad, también llamada medio biótico o biocenosis y por el conjunto de entidades no vivientes de ese lugar como la luz solar, el agua, la salinidad del suelo, la temperatura, el agua, la composición atmosférico, etc., que constituye el medio abiótico o biotopo.Es en el nivel de ecosistema que se estudia la relación entre los organismos y las entidades no vivientes de su entorno, como por ejemplo, al estudiar el ingreso de la energía de las comunidades y los ciclos de materia al pasar esta desde las entidades inertes, como el aire, a los seres vivos y viceversa.

ECOLOGÍA POBLACIONES

Las poblaciones presentan características únicas, tiene estructura de edad, densidad y una cierta forma de distribuirse en el espacio y en el tiempo. Responden de maneras propias frente a la competencia, la depredación y frente a otras presiones. Los individuos que las componen se afectan unos a otros en varias maneras. Las relaciones de una población con otra influyen en la estructura y funcionamiento de ecosistemas complejos. A continuación se estudiaran las propiedades que las caracterizan.

Densidad de la población

El tamaño de la población, o la abundancia, es una de las propiedades más importantes estudiadas por la ecología. Sobre esta base, puede conocerse la forma como se distribuyen las especies, cómo varían su tamaño y su estructura según los cambios ambientales, lo impactos causados por los seres humanos sobre la poblaciones y cómo las poblaciones influyen sobre la población humana.El número de individuos no siempre es muy significativo si no se indica el contexto en el que habitan.

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La densidad de una población es el número de individuos que hay en una unidad de área o de volumen, en su correspondiente hábitat en un momento dado. La mayor o menor densidad de una población no es una propiedad inherente a la especie, si no que está determinada por los factores del medio ambiente.Si se señala que en un bosque de coníferas hay 80 araucarias por hectárea, se está expresando la densidad de la población.Pero no siempre se utiliza el número de individuos; en algunos casos la densidad se mide según la biomasa; por ejemplo al decir en determinada región la cría de camarones alcanza la cifra de 1000 Kg/ m3. En otros casos, reemplazando el concepto de densidad por otras mediciones de utilidad específica. Se emplean cantidades por cada extracción o captura. Por ejemplo cuando decimos que se han medido 200 Kg de algas fotosintéticas por cada tonelada de plancton extraído o que se capturan 30.000 Kg de peces por cada día de captura. También pueden usarse otras unidades, como por ejemplo, que se han observado pasar 200 aves migratorias por hora de observación.Otro caso muy especial es aquel al que hacen referencia ciertas leyes de protección de la flora y fauna; “en la temporada mayo-junio del levantamiento de la veda del loco (Concholepas concholepas) se permite la extracción de 100 Kg por cada hombre autorizado”.

Distribución

La distribución de los organismos en el espacio influye sobre la densidad. Corresponde a la forma en que los individuos están dispersos dentro del área habitada por la población. La descripción de su distribución espacial suministra información adicional sobre esta.Los patrones de distribución espacial con frecuencia dependen de la distribución y fluctuación de los recursos esenciales. Por ejemplo, si el agua está disponible en manchones, los integrantes de una población vegetal determinada pueden encontrarse agrupados en cercanías de estos manchones. Estos patrones de distribución no son necesariamente fijos y pueden tener una variación estacional o en diferentes etapas del ciclo vital. Además se los considera dentro de un espacio bidimensional o tridimensional y se pueden clasificar en tres tipos o patrones de distribución:

a.- Azar o aleatorio: se presenta cuando la disposición de cada uno de los individuos es independiente de la de los demás. Por ejemplo, se podría mencionar a los invertebrados que habitan los suelos de un bosque.

b.- Agrupado o agregado: se da cuando los individuos que forman la población se asocian en grupos separados. Este agrupamiento resulta de la respuesta de los organismos a las diferencias en el hábitat, cambios climáticos diarios o estacionales, patrones reproductivos y comportamiento social. Por ejemplo, las poblaciones



humanas se distribuyen agregadamente debido a sus comportamientos sociales y económicos.

c.- Regular o uniforme: corresponde a cuando los individuos que forman la población aparecen más o menos equidistantemente espaciados unos de otros. Por lo general, es el resultado de algún tipo de competencia, como la territorialidad.

Estructura de edades o etaria

Salvo que cada generación se origine y muera en una misma, la población tendrá una estructura de edad. Como la reproductividad está restringida a determinadas clases de edades y la mortalidad es más prominente en otras, la relación entre los grupos de edad determina si una población crece rápida o lentamente. La estructura de edades de una población es la proporción de cada una de las clases de edad respecto de las demás en un momento dado. Las poblaciones se dividen en tres períodos ecológicos: prereproductivo, reproductivo y posreproductivo. En el humano, las clases de edades se pueden dividir en gente joven, adultos trabajadores y personas de la tercera edad; en los vegetales, el primer período se llama habitualmente periodo juvenil.Las pirámides de edades comparan los tamaños de los grupos de edad facilitando la visualización de la estructura de edades. Con el tiempo, esta estructura cambia en una población: un gran número de jóvenes hace que la base de la pirámide sea amplia, cuando ellos llegan a la edad reproductiva harán que la clase juvenil crezca más, sin son tan prolíficos como sus predecesores. La población, por lo tanto se encontrará en crecimiento. Por el contrario, si una gran proporción de individuos forma parte de las clases de edad más vieja, la población está en declive.

Natalidad y Mortalidad

Entre los diversos factores de la dinámica poblacional, hay dos que son muy importantes: la tasa de natalidad y la tasa de mortalidad. La primera es la frecuencia con la que los organismos producen descendencia; la segunda se refiere a la frecuencia con que los organismos mueren.



Cada población presenta una natalidad máxima, que corresponde a la cantidad máxima de nuevos individuos que pueden nacer cuando las condiciones son absolutamente favorables. También presenta una mortalidad mínima, que corresponde a la menor cantidad posible de muertes que se producen aunque las condiciones sean ideales. Ambas propiedades dependen de las características biológicas (genéticas) de la especie: su capacidad reproductiva, su longevidad, etc.

Tasa de natalidad En ecología corresponde al porcentaje de nuevos individuos que se incorporan a la población. Se expresan habitualmente como número de nacimientos por cada 1000 individuos en la población por unidad de tiempo. Esta cantidad se obtiene dividiendo el número de individuos nacidos, ocurrido en una unidad de tiempo considerada, por el tamaño estimado para la población al principio de la unidad o período de tiempo y multiplicando el resultado por 1000.

_________________________

Tasa de mortalidadCorresponde a la probabilidad de morir o bien al porcentaje de individuos que mueren en una población, en un determinado período de tiempo. Para calcular la mortalidad, se divide el número de individuos que mueren en un determinado periodo de tiempo por el número de los vivos al principio del periodo.

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Dado que para una población es más importante el número de individuos que sobreviven a los que mueren, la mortalidad se expresa mejor como la probabilidad de supervivencia, o como la esperanza de vida, que es el número medio de años que queda por vivir en el futuro a los miembros de la población.Esta esperanza de vida se grafica en curvas de supervivencia, que caen dentro de tres tipos generales:

Tipo I: cuando los individuos tienden a vivir hasta el final de su esperanza de vida fisiológica y cuando se da una elevado grado de supervivencia a lo



Número de nacimientos

Población total

TN= X 1000

Número de muertes

Población total

TM= x 1000

largo de la esperanza de vida, seguido de una fuerte mortalidad final, la curva es marcadamente convexa. Este tipo de curva es característico de humanos, mamíferos y algunos vegetales.

Tipo II: cuando las tasa de mortalidad son constantes a todas las edades, se identifica por ser una línea recta. Este tipo de curva es característica de aves adultas, roedores, reptiles y muchas plantas perennes.

Tipo III: cuando las tasas de mortalidad son extremadamente altas al principio de la vida, se identifica por ser una curva cóncava. Es característica de ostras, peces, muchos invertebrados y algunas plantas.

Se puede calcular El CRECIMIENTO VEGETATIVO (CV) referido a la diferencia entre el número de individuos que nacen en una población y el número de individuos que mueren.

CV = Nacimientos (N) – Muertes (M)

Migraciones

Se conoce como migración la variación del número de individuos de una población debido al movimiento hacia el exterior (emigración) o hacia el interior (inmigración) de la población.En las poblaciones naturales la migración se da en cantidades insignificantes, de tal modo que no afectan mayormente a la población, a menos que ocurra un mecanismo catastrófico en área geográfica (llegada masiva de un depredador, incendio de un bosque, etc.)En los casos más notables y frecuentes, las migraciones son mecanismos de la conducta instintiva de una especie y se caracteriza por el desplazamiento periódico a la larga distancia y el posterior regreso al sitio original.En una población humana, el movimiento de los individuos suele tener más importancia que en las poblaciones animales. Se puede calcular El CRECIMIENTO MIGRATORIO (CM) referido a la diferencia entre el número de individuos que llegan al área de una población y el número de individuos que la abandonan.

CM = Inmigración (I) – Emigración (E)

Crecimiento poblacional

El crecimiento de la población es una de las formas de cambio poblacional. Para determinarlo debemos considerar la natalidad, la mortalidad, la emigración y la inmigración.

Es por eso que el CRECIMIENTO TOTAL será la suma del CRECIMIENTO VEGETATIVO más el CRECIMIENTO MIGRATORIO, es decir:

CT = CM + CM

y el tamaño final de la población será la suma del TAMAÑO INICIAL y el CRECIMIENTO TOTAL:



TF = Ti + CT

que es lo mismo que decir:

TF = Ti + CM + CV ó TF = Ti + N – M + I - E

a. Crecimiento poblacional y potencial biótico (r)

El potencial biótico se define como la capacidad innata de un grupo para aumentar, con un máximo nivel de reproducción, si las condiciones ambientales son óptimas o también podríamos definirlo como la rapidez máxima con que una población podría aumentar en condiciones ideales.Es un ritmo potencial de aumento y está determinado por el desarrollo al máximo de toda la actividad de los individuos cuando las condiciones ambientales son óptimas y satisfacen todas sus necesidades.Las diferentes especies tienen distintos potenciales bióticos, en los cuales influyen diversos factores simultáneamente. Algunos de tales factores son: la edad a la que comienza la reproducción, el lapso de vida reproductiva, el número de descendientes durante cada periodo, los cambios metabólicos estacionales y otros.

Generalmente los organismos más grandes, como ballenas azules y elefantes, tienen los menores potenciales bióticos, mientras que los microorganismos tienen los máximos potenciales bióticos. Por ejemplo en condiciones ideales (un ambiente con recursos ilimitados), ciertas bacterias pueden reproducirse cada 20 a 30 minutos. A esta rapidez de crecimiento, una bacteria individual podría aumentar su población a la sorprendente cantidad de más de un millón de individuos en sólo 10 horas, y más de mil millones en 15 horas.

Otro caso notable de este tipo de crecimiento, donde el potencial biótico se manifiesta al máximo, es el de la mosca común: en condiciones casi sin restricciones, una pareja de moscas puede llegar a producir unos 5 millones de nuevas moscas en un año.Si graficamos este tipo de aumento de la población en función del tiempo, la curva del gráfico tendrá la forma de J, que es característica de lo que se ha llamado crecimiento exponencial. Cuando una población crece exponencialmente, se observa la relación “a mayor tamaño de la población, mayor es la rapidez de crecimiento”Independientemente del organismo que se considere, siempre que el potencial biótico se grafica en función del tiempo la forma de la curva es la misma. La única variable es el tiempo; es decir, una población de lobos marinos puede requerir más tiempo que una población bacteriana para alcanzar cierto tamaño, pero ambas poblaciones invariablemente aumentarán de manera exponencial en condiciones ideales.



b. Crecimiento poblacional y la resistencia ambientalEl tipo de crecimiento exponencial se ha demostrado experimentalmente en cultivo de bacterias, protozoos y en ciertos insectos; sin embargo, no es común en la naturaleza.Los organismos vivos no pueden reproducirse al ritmo máximo de su potencial biótico, puesto que ciertos factores ambientales actuarán como limitantes, como por ejemplo, alimento, espacio, enemigos, enfermedades, competidores y limitantes climáticas. Al conjunto de todos estos factores, que actúan como una fuerza en contra del potencial biótico, se le denomina resistencia ambiental.Lo que normalmente sucede con el crecimiento de una población es un proceso de varias fases con una tasa de crecimiento diferente en cada una de ellas. Al principio el crecimiento es lento, debido a que por la baja densidad los individuos no se encuentran para aparearse y producir descendientes. En una segunda fase, cuando la población se ha adaptado, los mecanismos reproductivos aumentan su frecuencia y la población crece exponencialmente. En una fase siguiente, la rapidez de crecimiento disminuye progresivamente en la medida en que la población es afectada por factores que la limitan (recursos alimenticios, predadores, etc.). En la cuarta y última fase, la rapidez de crecimiento dosminuye a valores cercanos a cero.Esto último ocurre cuando el ambiente llega a los límites de su capacidad para sostener a la población; es decir, se ha llegado a un nivel de saturación conocido como la “capacidad de carga” (k) de ese ambiente.

Al modelo de crecimiento poblacional de varias fases se le llama “modelo logístico o sigmoidal de crecimiento” que llevado a un gráfico muestra una curva sigmoidea (en forma de S con mucha imaginación) o llamada también curva logística. En dicha curva podemos distinguir las 4 fases explicadas en los párrafos anteriores:- Fase estacionaria inicial de

crecimiento lento- Fase de crecimiento exponencial- Fase de crecimiento de la rapidez

reproductiva- Fase estacionaria inicial o de equilibrio



Llamamos potencial biótico al resultado combinado la tasa de natalidad y de mortalidad:

r = TN – TMr = 0 población en equilibrior > 0 la población crecer < 0 la población decrece

La capacidad de carga se define como el número promedio de individuos de la población que el ambiente puede sostener en un conjunto determinado de condiciones.

Aunque la curva sigmoidal S es una simplificación de los cambios reales en una población en función del tiempo, al parecer concuerda con el crecimiento de muchas poblaciones que se han estudiado en el laboratorio y en la naturaleza. En un experimento clásico, en el que se cultivó una población de paramecios (protozoo) en un tubo de ensayo, se les suministro una cantidad constante pero limitada de alimento cada día y ocasionalmente se reponía el medio de cultivo para impedir la acumulación de desechos metabólico. En estas condiciones, la población de paramecios aumentó exponencialmente al principio y se hicieron tan numerosos que enturbiaban el agua. Pero después la tasa de crecimiento declinó, y la población se nivelóLa fase de equilibrio o fase estacionaria final no es producto de un envejecimiento ni otro factor intrínseco de los seres vivos. Este hecho puede ser demostrado experimentalmente transfiriendo una porción de un cultivo de bacterias en la fase exponencial de crecimiento a un medio de cultivo nuevo; la población de bacterias transferidas continúa creciendo exponencialmente. Si se repite la operación, sucede lo mismo. Es el medio el que envejece, y no las bacterias.

Factores limitantes

En las poblaciones naturales, el potencial biótico no se manifiesta de forma constante, puesto que el conocimiento poblacional es frenado por diversos factores limitantes.Como parte de esta resistencia ambiental distinguimos factores físicos y químicos y biológicos, del ambiente o propios de la especie. Los que actúan como mecanismos reguladores de la tasa de crecimiento.Si cualquier requerimiento esencial es escaso, o cualquier característica del ambiente es demasiado extrema, no es posible que la población crezca, aunque todas las otras necesidades estén satisfechas. Un ejemplo claro es que el fósforo es un factor limitante para el crecimiento de las algas de agua dulce en un lago o en un río de corriente lenta, la descarga de detergentes con fosfato en el agua producirán un gran crecimiento de las algas. Este periodo de crecimiento rápido continúa hasta que se agote el suministro de otro elemento esencial. Luego las algas comienzan a morir, proliferan las bacterias descomponedoras. Las cuales agotan el oxígeno debido a sus procesos naturales, convirtiéndose el oxígeno en un factor limitante. Finalmente, como la concentración de oxígeno cae por debajo de los niveles de tolerancia de los peces y otros organismos, estos comienzan a morir. Si el proceso no se interrumpe, sólo las bacterias anaeróbicas y otros microorganismos podrán sobrevivir en este ambiente. Este proceso de pérdida de agua dulce es conocido como eutroficación.

- Factores independientes y dependientes de la densidad

Factores independientes de la densidad o extrínsecos: son aquellos factores que eliminan a los individuos o reducen los índices de reproducción sin considerar la densidad de población. Es probable que el factor más importante sea el clima o eventos relacionados con las condiciones meteorológicas. Por ejemplo, el tamaño de muchas poblaciones de insectos y de plantas anuales están limitados por el número de individuos que pueden reproducirse antes de la helada fuerte. Por lo general, dichas poblaciones no llegan a la capacidad de carga, debido a que interviene primero factores independientes de la densidad. El Clima es en gran parte responsable de los ciclos de abundancia y escasez de las poblaciones. Los plaguicidas y los contaminantes pueden



causar reducciones drásticas en las poblaciones naturales, como la destrucción del hábitat causada por la construcción de caminos, zonas de cultivo o desarrollos habitacionales.

Factores dependientes de la densidad o intrínsecos: son aquellos que provocan cambios en la tasa de natalidad o en la tasa de mortalidad a medida que cambia la densidad de una población.A medida que la población aumenta, puede agotar sus reservas de alimento, lo que lleva a un incremento de la competencia entre los integrantes de la población. Esto finalmente conduce a una tasa de mortalidad más alta o a una tasa de natalidad más baja. Los predadores, por lo tanto pueden ser atraídos hacia áreas en las cuales la densidad de la presa sea elevada y así capturar una proporción mayor de individuos de la población. Del mismo modo, las enfermedades pueden difundirse con más facilidad cuando la densidad de la población es alta.

Estrategias de vida

En la naturaleza no existe el organismo ideal que posea una estrategia perfecta para reproducirse al máximo potencial biótico posible, puesto que la energía debe ser utilizada, además en las acciones necesarias para la propia sobrevivencia del individuo.Cada especie tiene su propia estrategia del ciclo vital: características reproductivas, requerimientos del hábitat, patrones de migración, etc., acordes con su asignación de energía. Aunque en la diversidad biológica se han desarrollado muchos ciclos de vida distintos, se pueden clasificar en dos categorías:

- Estrategias rSon organismos que tienen una estrategia general de vida que les permite reproducirse rápidamente (r significa rapidez de incremento natural).Tiene periodos cortos de vida. Al reproducirse producen gran cantidad de crías, lo que aumenta la probabilidad de supervivencia, ya que presentan un alto índice de mortalidad infantil.Son poco exigentes en cuanto a la condiciones ambientales; es decir, presentan rangos amplios de tolerancia para la luz, temperatura, humedad, pH, etc. La maleza, los ratones, las ostras, las moscas y una gran variedad de plantas e insectos, son estrategias r.

- Estrategia KSon organismos que constituyen poblaciones estables, cuyo crecimiento se mantiene cercano al valor K; es decir, fluctúan con valores próximos a la capacidad de carga del ambiente.Se adaptan lo más estrechamente posible al hábitat con gran éxito, pero tiene un rango de tolerancia a los cambios ambientales mucho más estrecho que los estrategas r.Presentan periodos de vida de larga duración y tiempos generacionales también largos. Producen poca crías y las cuidan muy bien



Estrategia r Estrategia kMuchas crías Pocas crías

Maduración rápida Maduración lentaReproducción, una sola vez Reproducción en muchas ocasiones

Poco o ningún cuidado parental Cuidado parental intensoEj: Bacteria, flores Ej: Arboles, mamíferos del desierto

ECOLOGÍA DE COMUNIDADES

Una comunidad es una asociación de organismos de diferentes especies que viven en el mismo lugar e interactúan entre sí; también se puede decir que son un conjunto de poblaciones de animales y vegetales que comparten el mismo espacio.A la comunidad también se le llama biocenosis y al lugar que ocupa, con todos sus factores físicos, recibe el nombre de biótopo. Ambos constituyen un ecosistema.Las especies que comparten un biotopo, es decir, que constituyen la comunidad están poco emparentadas entre ellas, así se evita la competencia. Si tuvieran los mismos gustos alimenticios competirían por los mismos recursos.

Microcomunidad: es una asociación poblacional que cuenta con las siguientes características:

- Ocupa un espacio ambiental pequeño- Su existencia es breve ya que es afectada por los cambios ambientales.



- Requiere de la ayuda de comunidades vecinas para satisfacer las necesidades energéticas y completar las cadenas alimenticias. Como ejemplos de microcomunidades podemos citar un tronco podrido, un charco de agua.

Estructura de una comunidad biológica

Está determinada por la clase, número y distribución de individuos que forman las poblaciones. En la estructura de una comunidad biológica se distinguen tres aspectos fundamentales: composición, estratificación y límites:

Composición de las comunidades: dentro de estas se deben tomar en cuenta las siguientes características:

Abundancia: Es el número de individuos que presenta una comunidad por unidad de superficie o de volumen (densidad de población)

Diversidad: Se refiere a la variedad de especies que constituye una comunidad. (tanto la abundancia como la diversidad son pequeñas en aquellas zonas de climas extremos, como desiertos, fondos de océanos, etc.)

Dominancia: Se refiere que sobresale en una comunidad, ya sea por el número de organismos, el tamaño, su capacidad defensiva, etc. La comunidad, por lo general, lleva el nombre de la especie que domina, por ejemplo, un pinar, (comunidad de espinos), banco de ostras.

Los niveles tróficos

Los organismos de una comunidad pueden clasificarse en tres categorías según la forma en que obtienen el alimento: productores, consumidores y descomponedores. La mayor parte de las comunidades tiene representantes de los tres grupos, los cuales interactúan extensamente entre sí.

- ProductoresLa luz del sol es la fuente de energía que activa casi todos los procesos vitales en la tierra. Los productores, también llamados autótrofos (del griego autos: “uno mismo” y trofos: “nutrición”) producen moléculas orgánicas complejas a partir de sustancias inorgánicas simples, por lo común utilizando la energía de la luz solar. En otras palabras, los productores realizan la fotosíntesis.Al incorporar en su organismo las sustancias químicas que fabrican, los productores hacen que su cuerpo o partes de su cuerpo sean recursos alimenticios para otros organismos. En las comunidades terrestres los productores más importantes más importantes son las plantas de todo tipo; mientras que en las comunidades acuáticas son las algas y las cianobacterias. En algunos casos especiales, como en las profundidades sin luz de los océanos, los productores son bacterias que no realizan fotosíntesis, sino que obtienen la energía primaria de procesos químicos; a estos se les llama como se dijo en clases organismos quimiosintéticos.

- ConsumidoresSe les llama consumidores a todos aquellos seres vivos que utilizan el cuerpo o partes del cuerpo de otros seres vivos para obtener materia y energía. Se les llama también heterótrofos. A este nivel trófico pertenecen todos los animales, los protistas no fotosintéticos, los hongos y las bacterias depredadoras.



Dentro de los consumidores pueden distinguirse los siguientes tipos:

Consumidores primarios: organismos que consumen productores, lo cual significa que son exclusivamente herbívoros. Vacas, llamas, guanacos, conejos son ejemplos de consumidores primarios, al igual que las almejas y las cholgas en las comunidades marinas.Consumidores secundarios: organismos que comen consumidores primarios; entre ellos se encuentran los carnívoros que comen animales y los insectívoros. Pumas, jaibas, tiburones son ejemplos de carnívoros.

Consumidores terciarios: seres que se alimentan de carnívoros. Se les llama también superdepredadores o carnívoros finales.Omnívoros: animales que se alimentan de una variedad de organismos, vegetales y animales de diferentes niveles tróficos. Cerdos, osos y seres humanos son ejemplos de omnívoros.Carroñeros o necrófagos: son animales que se alimentan de cadáveres, como los buitres, los jotes y algunos crustáceos marinos.Detritívoros: organismos que se Alimentan de la materia orgánica en descomposición de animales y vegetales. Los cangrejos marinos lombrices de tierra y algunas moscas son ejemplos de detritívoros.

- DescomponedoresLos descomponedores (también llamados desintegradores, putrefactores o sagurófitos) son los que degradan la materia orgánica y utilizan los productos de la descomposición como fuente de energía.La materia orgánica presente en el suelo que es susceptible de ser descompuesta en materia orgánica a través de la acción de organismos vivos recibe el nombre de materia biodegradable. Por lo tanto, el amplio grupo de organismos descomponedores es el responsable del reciclaje de los nutrientes, de modo que las moléculas simples, liberadas por ellos, puedan ser reutilizadas por los productores.Las bacterias y los hongos son importantes descomponedores. Por ejemplo, la madera muerta es invadida por los hongos metabolizadores de azúcar que consumen carbohidratos simples de la madera, como glucosa y maltosa. Cuando estos carbohidratos se agotan, otro tipo de hongos, junto con termitas y bacterias, completan la digestión de la madera degradando la celulosa.Los descomponedores se pueden dividir en dos grupos: transformadores y mineralizadores.

Los transformadores son descomponedores heterótrofos: bacterias y hongos en el suelo y solamente bacterias en el agua. Efectúan transformaciones de la materia orgánica cuyos productos finales pueden ser moléculas simples, tanto orgánicas como inorgánicas.

Los mineralizadores son descomponedores quimiosintéticos y, por lo tanto, autótrofos. Estos organismos elaboran materia orgánica, pudiendo ser el eslabón inicial de nuevas cadenas tróficas, o bien, liberan sustancias inorgánicas asimilables por los organismos productores.



Estratificación de la Biocenosis: las comunidades se pueden encontrar en estratos o capas horizontales o verticales. De igual manera, existen comunidades monoestratificasdas, en las que su estratificación vertical es muy pequeña y solo se permite distinguir un solo estrato, tal es el caso de las zonas rocosas o desérticas cuyos animales y plantas (representadas especialmente por líquenes) forman una capa al mismo nivel. Como ejemplo de una estratificación vertical podemos observar un bosque en el cual se encuentra el estrato subterráneo, suelo y un estrato herbáceo, arbustivo y arbóreo

Límites de la biocenosis: En ocasiones es difícil establecer con claridad los límites de una comunidad. Esto resulta sencillo hacerlo en comunidades que ocupan biotopos muy concretos y delimitados, como ocurre en una pequeña charca o en una isla. Cuando se trata de individualizar biocenosis establecidas en biotopos como el océano, resulta difícil delimitarlas pues unas con otras se interfieren. En tales casos existen zonas de transición que pueden ser intermedias y que se conocen con el nombre de ecotono. La frontera entre un bosque y una pradera, o en la orilla de un río, son ejemplos de ecotonos.Los ecotonos son zonas de tensión entre comunidades, debido a la competencia que se establece entre los individuos de ambas para lograr penetrar en el biotopo de su contraria. La zona del ecotono presenta condiciones climáticas y otras características físicas distintas, pero generalmente intermedias entre las propias en los biotopos limítrofes.

Nicho ecológico y hábitat

En nicho ecológico y el hábitat se confunden muy a menudo o se suelen tomar como sinónimos. La verdad es que ambos tienen una relación estrecha pero una incluye a otra.Hábitat corresponde al lugar que una especie ocupa dentro del espacio físico de la comunidad. Al estudiar el concepto de hábitat es necesario considerar que los organismos reaccionan ante una variedad de factores ambientales y sólo pueden ocupar un cierto hábitat cuando los valores de estos factores caen dentro del rango de tolerancia de la especie.Debido al que el hábitat describe una localización, podemos definirlo a diferentes niveles o escalas. Nuestro hábitat puede ser el país donde vivimos, la región o la ciudad de residencia e, incluso, nuestra casa.El concepto de nicho ecológico surge como consecuencia del efecto producido por la competencia. Nicho ecológico es el espacio ecológico ocupado por una población dentro de un ecosistema.El nicho ecológico de un organismo comprende, por lo tanto, todos los aspectos de su existencia; esto es, todos sus factores físicos, químicos y biológicos que le permiten sobrevivir, permanecer saludable y reproducirse. También incluye lo que consume, aquellos por quienes es consumido, los organismos con los que compite y la forma en que interactúa con los componentes no vivos del ambiente y es influido por ellos (como luz, temperatura y humedad). El nicho ecológico entonces es, la totalidad de las adaptaciones de un organismo, el uso que hace de los recursos y el modo de vida para el cual es apto. De esta manera, la descripción completa de nicho ecológico de un organismo implica numerosas dimensiones.



Se hace una distinción entre nicho potencial y la función que el organismo realmente cumple. El nicho potencial tiene que ver con todas las posibilidades para lo cual es capaz y desarrollaría en condiciones ideales; sin embargo, factores como competencia con otras especies suelen excluirlo de una parte del nicho potencial. Por el contrario, el modo de vida de un organismo desarrolla constituye su nicho real. Normalmente, cuando hablamos de nicho ecológico nos estamos refiriendo al nicho real.

Factores limitantes del nicho

El modo de vida de un ser vivo es determinado por sus mecanismos adaptativos de todo tipo, los que a su vez determinan la tolerancia del organismo a los factores ambientales. Cuando un factor ambiental está en una intensidad o cantidad normal para un ser vivo que lo necesita, dicho organismo vive sin problemas. Pero, si este factor disminuye por debajo de un nivel mínimo necesario se transforma en un factor limitante. La mayoría de éstos son variables simples, tales como el contenido de minerales del suelo, extremos de temperatura, concentración de gases en el aire, concentración de sales en el agua, etc.Por sus interacciones, tales factores permiten definir el nicho real de un organismo.

Dinámica de una comunidad biológica

La estructura física y biológica no es una característica estática de la comunidad, ya que cambia temporal y espacialmente.La estructura vertical de la comunidad cambia con el tiempo. Conforme los organismos que forman, nacen, crecen y mueren. Las tasas de natalidad y mortalidad de las especies varían en respuesta a los cambios ambientales, cambiando el patrón de diversidad y dominancia de las especies. Lo que lleva a lo largo del tiempo y en el espacio a un cambio en la estructura de la comunidad, tanto física como biológica. Este cambio en el patrón de la estructura de la comunidad es lo que se llama dinámica de comunidades.Dentro de la dinámica de comunidades podemos encontrar tres puntos fundamentales: las sucesiones ecológicas, las fluctuaciones y las interacciones que se desarrollan entre las poblaciones.

Fluctuaciones de las poblaciones

Son cambios en las poblaciones que, debido a diversos factores ambientales, afectan a veces dependiendo de la densidad o bien de la forma independiente de la diversidad, pueden tener efectos profundos, a favor o en contra, sobre otras poblaciones incluyendo a la especie humana.

Sucesión ecológica

Es un cambio estructural de una comunidad en la que un conjunto de plantas y animales toman el lugar de otros siguen en un oren predecible hasta cierto punto, aunque son tan variados como los ambientes en los que se lleva a cabo la sucesión.En cada caso, la sucesión comienza con unos pocos invasores fuertes llamados pioneros. Si no hay perturbación, la comunidad que se ha establecido llegará a formar una comunidad clímax, variada y relativamente estable, que subsiste por si misma a lo largo del tiempo.



La sucesión adopta dos formas principales:

Sucesión primaria: una comunidad coloniza poco a poco una roca desnuda, arena o estanque gracial, donde no existe rostro de la comunidad. La formación de una comunidad desde la nada es un proceso que por lo regular, toma miles o incluso decenas de miles de años.

Sucesión secundaria: se desarrolla una nueva comunidad después que una ya existente ha sido alterada, por ejemplo, por un incendio forestal, tala indiscriminada o abandono, como puede ocurrir con un campo agrícola. Esta sucesión es mucho más rápida que la primaria, porque la comunidad que ha sido eliminada ha dejado su rastro en forma de tierra orgánica o semillas.



Tiempo en años0

1000

0

Tiempo en años

200

Reglas generales en las sucesiones

A medida que transcurren las sucesiones, se puede apreciar una serie de cambios en los ecosistemas:

La diversidad aumenta: la comunidad climax permite la existencia de un gran número de especies.

La estabilidad aumenta: las relaciones entre las especies que integran la biocenosis son muy fuertes, existiendo múltiples circuitos y realineamientos que contribuyen a la estabilidad del sistema.

Aumenta el número de nichos: este incremento es debido a que cuando se establecen relaciones de competencia, las especies r son expulsadas por las especies k, que ocupan sus nichos. El resultado final de una especie para cada nicho y un aumento en el número total de ellos.

Cambios de unas especies por otras: las especies pioneras u oportunistas colonizan, de forma temporal, los territorios no explotados. Se pasa de forma gradual de las especies estrategas r, adaptables a cualquier ambiente, a especies estrategas k, más exigentes y especialistas.

Evolución de los parámetros tróficos: la productividad decrece con la madurez. Margalef afirma que la comunidad climax es el estado máximo de biomasa y mínima tasa de renovación.

Interacciones entre las poblaciones

La red de vida interactuante que constituye una comunidad tiende a mantenerse en equilibrio entre los recursos y el número de individuos que los consumen. Cuando las poblaciones interactúan unas con otras e influyen en la capacidad de cada una para sobrevivir y reproducirse, sirven como agentes de selección natural. Por ejemplo los depredadores al matar a las presas más fáciles de atrapar, como animales viejos o enfermos, dejan vivos a los individuos con mejores defensas contra la depredación. Así, estos individuos dejan un mayor número de crías, cuyas características hereditarias predominarán en la población. De esta forma, al mismo tiempo que se controla el tamaño de las poblaciones, las interacciones moldean el cuerpo y comportamiento de las poblaciones en las que interactúan. En una comunidad, existen dos principales formas de relaciones entre los organismos: las relacones intraespecíficas y las relaciones interespecíficas.

Las relaciones intraespecíficas: son aquellas que se establecen entre individuos de una misma especie, como, por ejemplo, las bandadas de aves, las sociedades, (como es el caso de la sociedad de abejas), etc.

Las relaciones interespecíficas: son aquellas que se desarrollan entre miembros de diferentes especies.



Relaciones interespecíficas

La coexistencia de poblaciones diferentes genera una serie de interacciones, de las que dependen el desarrollo y evolución simultánea de todas ellas como ya se mencionó en párrafos anteriores. Dichas interacciones actúan como factores limitantes bióticos, que al permitir la existencia de unas en detrimento de otras van a contribuir a la estabilidad del conjunto.

1.- Competencia

La competencia es una forma de interacción entre individuos de la misma especie (competencia intraespecífica) o entre individuos de especies diferentes (competencia interespecífica) que utilizan el mismo recurso, el cual suele estar en cantidad limitada, de manera que ambos organismos o especies se ven perjudicadas en esta interacción. Como resultado de la competencia el éxito biológico y reproductivo de los individuos que interactúan puede verse reducido. Entre los diversos recursos por los cuales los organismos pueden competir se encuentran el alimento, el agua, la luz, el espacio vital, las madrigueras, los sitios de nidificación, etc.En el caso de la competencia interespecífica, la intensidad de la competencia depende de lo similares que sean los requisitos de las especies involucradas. En otras palabras, el grado de competencia es proporcional a la magnitud de la superposición de los nichos ecológicos de las especies en competencia. La competencia, ya sea interespecífica o intraespecífica, puede darse de dos maneras: por interferencia o por explotación.

Competencia por interferenciaEn esta forma de competencia, un competidor interfiere en el acceso a un recurso por parte de otro, de manera directa. Por ejemplo, los animales territoriales dejando señales que advierten su presencia (marcas territoriales). Si otro animal invade su territorio, puede ocurrir un encuentro agresivo entre ellos. En este ejemplo, el territorio es el recurso por el cual compiten los organismos pero además lo hacen por la utilización de otros recursos que se hallan en él, como agua, alimentos, etc.

Competencia por explotaciónEn este caso los organismos involucrados en la competencia no interactúan en forma directa, sino que en forma directa, si no que en forma indirecta. Por ejemplo, los individuos de una población de animales, cuya alimentación está basada en vegetales, deben encontrar este alimento para poder nutrirse. Si otro grupo de organismos, como las langostas, encuentra antes los vegetales y deja sólo los restos, los animales deberán continuar buscando, lo que significa para ellos un mayor gasto de energía y mayor riesgo de depredación.

Principio de exclusión competitiva

En la competencia interespecífica, como se vio en párrafos anteriores, dos especiéis diferentes no pueden ocupar exactamente el mismo espacio físico, el mismo nicho ecológico en forma simultánea y continua. Esta idea que suele designarse como principio de exclusión competitiva, fue formulado por el microbiólogo ruso G.F. Gause en el año 1934. Este principio indica lo siguiente “si se pusieran juntas dos



especies con el mismo nicho ecológico y se les obligara a competir por algún recurso limitado, inevitablemente una de ellas vencería a la otra por competencia y la especie menos adaptada de las dos se extinguiría o sería desplazada a otro territorio” Esto debido a que cuando los nichos entre dos especies se superponen (son muy parecidos), la competencia que se genera entre ambas es muy intensa, lo que puede determinar el desplazamiento o la extinción de una de ellas. Para formular y demostrar este principio, Gause utilizó dos especies de Protistas del Género Paramecium: P. aurelia y P. caudatum.Primero, estas especies fueron cultivadas por separadas, frente a las mismas condiciones de laboratorio observándose que ambos proliferaban satisfactoriamente. Sin embargo, cuando Gause colocaba juntas las dos especies en un mismo matraz, siempre una de ellas eliminaba o excluía competitivamente a la otra. Esto es posible observar en los siguientes gráficos.

2.- Depredación

Es un tipo de relación en la cual un opganismo de una especie determinada (predador) se alimenta de un organismo de otra especie (presa). Esto implica la muerte de un organismo que sirve de alimento al otro. Sólo el depredador se favorece en esta relación.

Los depredadores utilizan una variedad de tácticas o técnicas para obtener su alimento. Estas tácticas están bajo intensa presión selectiva y es probable que aquellos individuos que obtienen el alimento en forma más eficiente, dejen una mayor cantidad de descendencia.En el caso de la presa potencial, es probable que aquellos individuos que tiene más éxito en evitar la depredación dejen la mayor cantidad de descendencia. De ésta manera, la depredación afecta a la evolución tanto del depredador como de la presa.Un depredador más eficiente para capturar sus presas ejerce una intensa presión selectiva sobre éstas, las cuales con el tiempo desarrollan algún recurso para reducir la probabilidad de ser capturadas. A su vez, el recurso adquirido por la presa actúa como una fuente de presión selectiva sobre el depredador. Esta evolución interdependiente entre las especies interactuantes se denomina coevolución.



Entre las tácticas que utilizan tanto depredadores como presas, están el camuflaje, el mimetismo, las señales de alerta, entre otras

3.- ParasitismoEs un tipo de relación en la cual un organismo conocido como parásito durante toda su vida se alimenta de otro organismo (huésped), al cual le provoca daño sin causarle la muerte. Algunos científicos consideran el parasitismo una forma especial de depredación, en la que el depredador es considerablemente más pequeño que la presa.Como ocurre con las formas más obvias de depredación, es probable que las enfermedades producidas por parásitos eliminen a los individuos más jóvenes, a los discapacitados a los más viejos, haciéndolos más susceptibles a otros depredadores, a los efectos del clima o a la escasez de alimento, etc.Existen dos tipos de parásitos:Ectoparásito: son aquellos que viven sobre la superficie del huésped. También son conocidos como parásitos externos. Ejemplo de estos parásitos son los piojos, las pulgas, las garrapatas, etc.Endoparásitos: son aquellos que viven en el interior del huésped, como por ejemplo, la lombriz solitaria (Tenia), los acaros.

4.- SimbiosisEs una relación en donde dos especies participantes obtienen beneficio mutuo de una relación y no pueden vivir separadamente, pues mueren. Es una relación obligada. Ej: plantas y bacterias fijadoras de nitrógeno (Rizobium sp), las plantas y sus polinizadores.

5.- MutualismoEn esta relación ambas especies resultan favorecidas, sin embargo, no exuste una dependencia mutua. Ejemplo: algunas aves acostumbran posarse sobre la piel de los jabalíes para alimentarse de los parásitos.

6.- ComensalismoEn esta relación se beneficia sólo una especie, mientras que la otra no se beneficia ni se daña. Por ejemplo:la relación entre el tiburón y el pez rémora.

7.- AmensalismoRelación en la cual uno de los asociados resulta perjudicado por otro que no manifiesta un cambio aparente. Ej: Hongo Penicillium productor de penicilina (un antibiótico que inhibe el crecimiento de bacteria) y las bacterias. En esta relación, los hongos no se afectan ni se benefician; las bacterias en cambio, son seriamente afectadas.

Biodiversidad versus estabilidad ecológica

Por diversidad se entiende la diversidad biológica, es decir: “la riqueza o variedad de especies, la cual puede ser expresada como el número de clases distintas por unidad de espacio o como la razón entre estas clases y el número de individuos totales, y la abundancia relativa, o la distribución de los individuos entre las distintas clases”Según esta definición, la diversidad tiene dos componentes: si comparamos dos ecosistemas, será más diverso no solo el que tiene mayor número de especies, sino el que posee, además, el mayor número de individuos por cada especie.



El concepto de diversidad no sólo se aplica a las especies; también se puede hablar e diversidad de ecosistemas y diversidad genética.Los ecólogos consideran que la estabilidad de una comunidad es una consecuencia de su complejidad; esto es, una comunidad con una considerable diversidad de especies más estable que otra con menor diversidad. Con una multitud de posibles interacciones dentro de la comunidad es poco probable que cualquier perturbación aislada pueda afectar a un número de componentes que pongan en peligro al sistema total. Por ejemplo, las plagas destructivas son más comunes en campos cultivados, que son comunidades de baja diversidad, que en comunidades naturales con mayor diversidad de especies.Las causas principales de la pérdida de biodiversidad son la deforestación, el sobrepastoreo, la destrucción de hábitat, el coleccionismo, la caza, la venta de especies no autóctonas y las actividades industriales.

Factores que determinan el número de especies de una comunidad

Las comunidades varían mucho en el número de especies que contienen. Por ejemplo, un arrecife de coral es una comunidad con diversidad de especies extremadamente grande; en cambio, una isla pequeña o una cima de montaña presentan baja diversidad de especies.

¿Qué determina el número de especies de una comunidad?Al parecer no existe una respuesta única; probablemente son significativos varios factores que revisaremos brevemente:

1.- Abundancia de nichos potenciales:Una comunidad que ya es compleja en factores físicos, químicos y biológicos ofrece mayor variedad de nichos ecológicos potenciales que una comunidad simple, y por ese motivo puede hacerse aún más compleja si surgen o inmigran organismos potencialmente capaces de ocupar esos nichos.

2.- Aislamiento geográfico del hábitatLa diversidad de especies se relaciona inversamente con el aislamiento geográfico del hábitat. Las comunidades que habitan islas tienden a ser mucho menos diversas que las comunidades que habitan ambientes continentales, aun cuando las condiciones ambientales sean similares. Esto se debe en parte a la dificultad de muchas especies de llegar a la isla para colonizarla, y también a que la zona sea más pequeña y que posea menos hábitat y nichos ecológicos potenciales.

3.- Estrés ambiental sobre el hábitatSólo aquellas especies capaces de tolerar condiciones ambientales extremas pueden vivir en una comunidad sometida a estrés ambiental. Así, la diversidad de especies de un río contaminado será más baja que un río limpio cercano similar. De igual modo, la diversidad de especies de comunidades de altas latitudes expuestas a climas crudos, es menor que la de comunidades de más baja latitud y con clima más benigno.

4.- Efecto de borde



La diversidad de especies suele ser mayor en los bordes de comunidades distintas que en sus centros, debido a que el borde contiene mayores posibilidades de nichos ecológicos diferentes.

5.- Sobredominancia de una especieLa diversidad de especies es reducida cuando cualquiera de las especies disfruta de una clara y exagerada posición de dominancia dentro de una comunidad. En este caso, la especie sobre dominante se apropia de los recursos disponibles y desaloja o elimina de la competencia a muchas otras especies.

ECOSISTEMA

Como ya se vio en ecología de comunidades existe un lugar que es ocupado por todos los organismos vivos llamado biotopo, el cual comprende la temperatura, la radiación, la humedad ambiental, presión atmósférica, sustancias orgánicas e inorgánicas, etc. Por otro lado, el componente biótico o biocenosis (elementos vivos) del ecosistema comprende los productores consumidores y descomponedores (en algunos textos llamados desintegradores o microconsumidores) que para efectos de conocer la transferencia de energía se llaman a cada uno nivel trófico. Esta combinación de componentes bióticos y abióticos, a través de los cuales fluye la energía circula los materiales, se conoce como ecosistema.En relación al componente biótico se distinguen 2 tipos de organismos:

a.- Los autótrofos: son aquellos organismos capaces de utilizar diferentes formas de energía y utilizarlas para sintetizar sustancias orgánicas a partir de materias inorgánicas. Ejemplo: fotosíntesis y quimiosíntesis.

b.- Los heterótrofos: corresponden a aquellos organismos que degradan, asimilan y desintegran las sustancias orgánicas necesarias para satisfacer sus requerimientos vitales.

Como todo sistema, el ecosistema requiere de una fuerza impulsora, siendo esta fuerza la energía. La fuente de energía determina en gran medida las características de un ecosistema. Es así como los principales tipos de energía que mueven el ecosistema son la energía solar y la producida por los combustibles químicos.

Transferencia de materia y energía

La principal razón por la cual los seres vivos se relacionan con su entorno es para la obtención de materia y energía. Este intercambio es esencial para formar y mantener las estructuras de los sistemas biológicos, así como para el óptimo desarrollo de todas sus actividades.

Cadenas tróficas

La primera y única energía exterior que ingresa a los ecosistemas es la energía radiante proveniente del sol. Su influencia sobre el planeta Tierra es la causa de la mayor parte



de los fenómenos químicos y físicos, así como también de la activación de los procesos biológicos.Del total de la radiación solar que llega a la Tierra, un 30 % es reflejada de inmediato hacia el espacio; solamente el 70% restante es absorbida por el planeta y acciona el ciclo del agua, impulsa los vientos y las corrientes oceánicas, activa la fotosíntesis y calienta el planeta.

¿Cuánta energía solar es absorbida en la fotosíntesis?Se ha estimado que la eficiencia máxima de absorción de la luz solar en la fotosíntesis tiene un promedio de 2%. Esta es la porción de energía solar capturadas por las plantas y que queda almacenada en los enlaces químicos de las moléculas orgánicas producidas en la fotosíntesis. Con esta energía, transferida de un organismo a otro, funcionarán todos los sistemas biológicos del planeta.A las rutas de consumo de la biomasa en un ecosistema, por transferencia de materia de un organismo a otro, se les denomina cadenas tróficas o alimentarias.La cadena trófica más simple se compone, al menos, de tres niveles tróficos, los que corresponden a diferentes posiciones respecto a la utilización de la materia y la energía: productores, consumidores y descomponedores. Los productores inician la cadena convirtiéndola energía luminosa en energía química; los consumidores obtienen la materia de los productores; los descomponedores toman la materia de los consumidores y la reciclan.El flujo de energía en las cadenas tróficas es siempre una corriente en una sola dirección, puesto que se inician en los productores, sigue a través de los consumidores y termina con los descomponedores.Al seguir este flujo dentro de los ecosistemas, no solamente se comprende su sentido unidireccional, sino que también se observa que la energía se va degradando progresivamente entre uno y otro eslabón de la cadena. Esto sucede porque cada organismo, para construir su propia biomasa, gasta energía en la realización de sus procesos vitales y, por último, otra porción de energía es liberada como calor.

Debido a que la energía se va degradando a medida que es transferida, la energía es recibida por los consumidores es menor y más pobre mientras más lejos se encuentre el organismo consumidor de los productores dentro de la cadena trófica. Esta es la razón por la cual las cadenas tróficas más largas tienen un máximo de cinco eslabones.

En estos casos, las cadenas tróficas se estructuran en los siguientes niveles:- Productores, son los organismos autótrofos, como las plantas verdes.



- Consumidores primarios, están representados por los organismos heterótrofos que se alimentan de plantas (herbívoros).

- Consumidores secundarios, se trata de los organismos heterótrofos que se alimentan de herbívoros (carnívoros comedores de herbívoros)

- Consumidores terciarios, son los organismos que se alimentan de los consumidores secundarios (carnívoros consumidores de carnívoros).

- Descomponedores, son seres vivos heterótrofos (bacterias y hongos) que hacen que las cadenas se cierren en ciclos; descomponen y remineralizan la materia orgánica de cadáveres, excrementos, etc., en materias solubles utilizadas por los productores.

- Tramas o redes tróficas

- En la naturaleza son muy escasas las cadenas tróficas simples, unidireccionales y sin derivaciones intermedias, dado que pocos organismos comen un solo tipo de otros organismos. Es más común que el flujo de energía y la materia por los ecosistemas implique una gama de elecciones de alimento para cada organismo. En cualquier ecosistema normal son posibles numerosas vías alternativas. Así, un modelo más realista para el flujo de energía y materia es la trama alimentaria o red trófica, un complejo de cadenas tróficas interconectadas.

Las pirámides ecológicas

El hecho de que sólo el 10 % de la energía pase de un eslabón a otro en las cadenas tróficas nos hace deducir que la biomasa y la energía de cualquier nivel trófico no puede sobrepasar el equivalente al 10% de la biomasa del nivel anterior de la misma cadena trófica. Es decir si un productor representado por el plancton tiene una biomasa 1000 kilos en un ecosistema, en ese mismo ecosistema solamente se pueden mantener 100 kg de la biomasa de los peces que se alimentan de ese plancton.



Los valores energéticos correspondientes a los distintos niveles tróficos se representan por medio de las pirámides ecológicas, entre las que distinguimos tres tipos principales: pirámide de energía, pirámide de biomasa y pirámide de números.

1.- Las pirámides de energía representan el contenido energético de cada nivel trófico, y en consecuencia indican la tasa de flujo de energía desde un nivel trófico al siguiente. Suelen expresarse en calorías o en Kilojoules/m año.En términos generales, las pirámides de energía son parecidas a las de biomasa en su forma, pro en ellas se grafica más claramente la reducción en el contenido de energía que ocurre en cada nivel trófico. Nunca son invertidas, siendo siempre cualquier nivel trófico más grande que su nivel inferior correspondiente.

2.- Las pirámides de biomasa ilustran la biomasa en cada nivel trófico sucesivo por unidad de área en cierto tiempo. Pueden representar la forma de una pirámide real, ya que la biomasa va decreciendo en niveles tróficos sucesivos. Si se supone que en promedio hay reducción de 90% e la biomasa por cada nivel trófico, entonces, 10.000 kg de hierba deben sostener 1.000 kg de grillos, que a su vez sostendrán 100 kg de ranas; además, las comunidades de garzas no tendrán una biomasa superior a 10 kg en total.Ocasionalmente, en algún ecosistema, la pirámide de biomasa puede resultar invertida; es decir, el nivel inferior tiene una biomasa menor que su nivel superior correspondiente, como sucede en la relación fitoplancton-zooplanton en ecosistemas marinos. Esto ocurre solamente cuando la biomasa de un nivel inferior es altamente productiva y experimenta una muy elevada Tasa de Renovación.



3.- Las pirámides de números muestran la cantidad de organismos en cada nivel trófico del ecosistema. En la mayor parte de las pirámides, cada nivel trófico sucesivo ascendente es ocupado por un número menor de individuos. Por ejemplo, en un pastizal el número de herbívoros es mayor que el número de carnívoros. Así como las pirámides de biomasa pueden presentarse a menudo con valores invertidos, es decir, que un nivel inferior, por ejemplo un solo árbol (productor), pueda proporcionar alimento a cientos de insectos (consumidor primario) o a decenas de aves e invertebrados de diversos tipos.Debido a que resulta difícil contar el número de individuos en ecosistemas naturales, una variante de las pirámides de número es aquella que en vez del número de individuos muestra las densidades de las poblaciones.

Los ciclos biogeoquímicos

En la corteza terrestre una gran variedad y cantidad de elementos y compuestos orgánicos, muchos de los cuales son vitales para el funcionamiento de los sistemas vivientes. A estos elementos se les llama biogenésicos y se les puede clasificar en dos grandes grupos: macronutrientes y micronutrientes

Macronutrientes: son compuestos esenciales del protoplasma y se requieren en cantidades significativas por ejemplo, el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitógeno, potasio, calcio, magnesio, azufre y fósforo, incluyendo, además el agua.

Micronutrientes: son aquellos elementos y compuestos que siendo también importantes, se requieren en cantidades pequeñas; ejemplo: fierro, manganeso, cobre, zinc, sodio y cloro.



La materia, de la que están formados todos los seres vivos, circula de ida y vuelta, permanentemente, entre el mundo vivo y el ambiente abiótico. La tierra es un sistema cerrado de materia: no recibe materia desde el exterior ni tampoco la pierde. Las sustancias son reutilizadas y recirculan varias veces por los ecosistemas.A continuación presentaremos tres ciclos importantes para los seres vivos.

Ciclo del carbonoLos seres vivos deben disponer de carbono, porque las moléculas que constituyen toda forma de vida, proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y carbohidratos contienen dicho elemento. El carbono existe en la atmósfera como dióxido de carbono (CO2), el cual constituye aproximadamente 0,03 % del aire atmosférico. También está presente en el océano como carbonatos (HCO3) y en rocas como la caliza.Durante la fotosíntesis, las plantas, algas y cianobacterias extraen el dióxido de carbono del aire y los fijan (incorporan) en compuestos químicos complejos, por ejemplo, azúcar. Estos compuestos suelen ser utilizados como combustibles en el proceso de respiración celular, y de este modo de CO2 es devuelto a la atmósfera. Ocurre un ciclo similar en ecosistemas acuáticos, entre organismos acuáticos fotosintetizadores y CO2

disuelto en agua.



Ciclo del Nitrógeno El nitrógeno es esencial para todos los seres vivos porque es el elemento fundamental de las moléculas de proteínas y ácidos nucleicos. Puesto que la atmósfera terrestre tiene un 80% de nitrógeno, se podría pensar que los seres vivos no tendrían problemas con el abastecimiento de este gas: sin embargo, el nitrógeno atmosférico es tan estable que no se combina con facilidad con otros elementos, y en consecuencia los seres vivos no pueden tomarlo directamente de la atmósfera.El ciclo del nitrógeno tiene cinco pasos: 1.- Fijación de nitrógeno2.- Nitrificación 3.- Asimilación4.- Amonificación5.- Desnitrificación

1.- Fijación de nitrógenoImplica la conversión de nitrógeno gaseoso (N2) en amoniaco (NH3) nitrato (NO3

-), de modo que el nitrógeno quede “atrapado” en moléculas utilizables por los seres vivos. Aunque una cantidad considerable de nitrógeno se fija por combustión, vulcanismo, descargas eléctricas y procesos industriales, la mayor parte de la fijación del nitrógeno es realizada por bacterias y cianobacterias presentes en el suelo y ambientes acuáticos, produciendo amoniaco.

Hay dos tipos de bacteria fijadoras de nitrógeno: Simbióticas e independientes.

- Las fijadoras simbióticas, principalmente el género Rhizobium, infectan las raíces de ciertas plantas como las leguminosas (trébol, alfalfa, etc.). La planta responde a esta infección formando una masa o nódulo dentro de la cual la bacteria crece y se multiplica. Esta es una sociación mutualista: las plantas les dan carbohidratos a las bacterias y estas le entregan a la planta amoníaco y diversos aminoácidos.

- Los fijadores independientes son un grupo muy heterogéneo de bacterias. Las dos más importantes clases son los Azotobacter y algunos clostridios. Los Azotobacters son bacterias aeróbicas típicas, en cambio los clostridios son estrictamente anaeróbios. Uno de los procesos que realizan estos organismos es la fermentación de los aminoácidos, obteniendo, entre otros productos, amoniaco.

En hábitat acuático, y en condiciones anaeróbicas, la mayor parte de la fijación del nitrógeno es realizada por cianobacterias. En cultivos de arroz, por ejemplo, estos organismos son importantes para mantener la fertilidad de los suelos.

2.- NitrificaciónLa conversión de amoníaco (NH3) en nitrato (NO3), llamada nitrificación, es

realizada por bacterias del suelo. Es un proceso de dos fases: primero, primero las bacterias Nitrosomonas y Nitrococcus convierten el amoniaco en nitrito (NO2); después la bacteria Nitrobacter oxida el nitrito a nitrato. En conjunto, estas bacterias mineralizadoras y las fijadoras de nitrógeno, son llamadas bacterias nitrificantes.

NH3 + 1 1/2O2 NO2- + H + H2O + Energía



Estas reacciones químicas son la base energética de estas bacterias. Recuerda que corresponden a organismos quimiosintéticos.

3. AsimilaciónEn este proceso, las raíces de las plantas absorben en nitrato (NO3) o el

amoníaco (NH3) que se formaron por fijación o nitrificación, e incorporan el nitrógeno en las moléculas de proteínas y ácidos nucleicos. Cuando los animales comen tejidos vegetales, asimilan el nitrógeno para fabricar sus propias proteínas y ácidos nucléicos.

4.- AmonificaciónLa conversión de compuestos nitrogenados orgánicos (por ejemplo, aminoácidos y proteínas) en amoníaco, y las bacterias que realizan este proceso reciben el nombre de baterías amonificantes. El producido entra en el ciclo del nitrógeno y queda disponible una vez más para los procesos de amonificación y asimilación.Amonificación es parte de los mecanismos de descomposición química de los restos de organismos muertos y de los desechos animales.

5.- DesnitrificaciónLa reducción del nitrato (NO3) a nitrógeno gaseoso (N2) se denomina desnitrificación. Las bacterias responsables de este proceso (bacterias desnitrificantes) revierten la acción de las bacterias fijadoras de nitrógeno y nitrificantes; es decir, devuelven nitrógeno en forma de gas a la atmósfera. Las bacterias desnitrificantes son anaeróbias, por lo que se desarrollan en sitios con poco o nada de oxígeno. Por ejemplo se encuentran en capas profundas del suelo y en las aguas subterráneas.



Ciclo del fósforoEl fósforo no existe en estado gaseoso, y por tanto no está en la atmósfera. Sus depósitos de mayor importancia corresponden a los sedimentos oceánicos, donde se encuentra más o menos inmovilizados formando parte de la litosfera. Su proceso de liberación es muy lento, razón por la que constituye el principal factor limitante, considerándose por ello un recurso no renovable.La erosión de las rocas fosfatadas liberan fosfato en el suelo, de donde es captado por la raíces de las plantas. Una vez en el interior de las células, el fosfato es utilizado en una variedad de moléculas biológicas (por ejemplo ácidos nucleicos). Los animales obtienen la mayor parte del fósforo a través de los alimentos que consumen, aunque en algunas localidades el agua potable contiene cantidades significativas de fósforo inorgánico.El fósforo circula por la materia viva en la medida en que los seres vivos se comen unos a otros, y sale como fosfato inorgánico al mundo inerte por acción de los descomponedores.En las comunidades acuáticas, el fósforo ingresa a través de algas y plantas, que a su vez sirven de alimentos a los diversos peces, moluscos y crustáceos. Una pequeña parte de estos peces e invertebrados son consumidos por aves marinas, que defecan en las rocas, dejando grandes depósitos de guano, rico en fosfatos y nitratos. Una vez en tierra, estos minerales pueden ser absorbidos por la plantas.



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