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UNIDAD II.
El ecosistema
Tema . Componentes funcionales del ecosistema
Componentes funcionales del ecosistema
FACTORES BI ÓTI COS
Un ecosistema siempre involucra a más de una
especie vegetal que interactúa con factores abióticos.
Invariablemente la comunidad vegetal
está
compuesta por un número de especies que
pueden competir unas con otras, pero que también
pueden ser de ayuda mutua.
Pero también existen otros organismos en la
comunidad vegetal: animales, hongos, bacterias y
otros microorganismos. Así que cada especie no
solamente interactúa con los factores abióticos sino que está constantemente interactuando
igualmente con otras especies para conseguir alimento, cobijo u otros beneficios mientras que
compite con otras (e incluso pueden ser comidas). Todas las interacciones con otras especies
se clasifican como factores bióticos; algunos factores bióticos son positivos, otros son
negativos y algunos son neutros.
Existe un fino equilibrio entre los factores bióticos y
abióticos en los ecosistemas.
Los factores Bióticos son todos los organismos que
comparten un ambiente.
Los Componentes Bióticos son toda la vida existente
en un ambiente, desde los protistas, hasta los
mamíferos.
Los
individuos deben
tener
comportamiento
y
características
fisiológicas
específicos que permitan su supervivencia y su reproducción en un ambiente definido. La
condición de compartir un ambiente engendra una competencia entre las especies,
competencia que se da por el alimento, el espacio, etc.
Podemos decir que la supervivencia de un organismo en un ambiente dado está limitada
tanto por los factores abióticos como por los factores bióticos de ese ambiente. Los
componentes bióticos de un ecosistema se encuentran en las categorías de organización en
Ecología, y ellos constituyen las cadenas de alimentos en los ecosistemas.
N I VELES TRÓFICOS EN LOS ECOSISTEMAS (CADENAS DE ALIMENTOS)
La energía fluye a través de la biosfera secuencialmente y de un organismo a otro. Una
cadena alimenticia es una serie de relaciones de alimentación entre organismos, la cual indica
quién come a quién. La energía se transforma primero mediante la fotosíntesis y después se
transfiere de un organismo a otro, produciéndose re arreglos de los compuestos
químicos en cada etapa. También en cada una de estas etapas, la energía se transforma
parcialmente en calor y sale del sistema.
Las cadenas alimenticias raramente corresponden a secuencias aisladas. Generalmente se
entrelazan varias de ellas para constituir una red alimenticia, que es una serie
relativamente compleja de relaciones alimenticias.
La energía y los nutrientes pasan por varios niveles alimenticios. Cada uno de esos niveles se
llama en Ecología "Nivel Trófico".
En un ecosistema sencillo, los niveles tróficos son:
Productores (plantas): Utilizan la luz solar y, por medio de la fotosíntesis, producen
moléculas ricas en energía. La mayoría de las moléculas producidas sencillamente hace que
aumente el tejido vegetal. Algunas de estas moléculas se degradan poco después de su
elaboración, para constituirse en el combustible de los procesos vitales diarios de la planta
(así como para la elaboración de tejido adicional). En el curso de su vida, las plantas
emplean la mayor parte de la energía que fijan para conservarse vivos, o bien, reproducirse.
Cuando mueren, el tejido “muerto” contiene aún energía, que
pueden aprovechar los organismos denominados reductores.
Consumidores Primarios (herbívoros y/o zooplancton).Son
organismos que confunden el tejido vegetal. De esta manera,
obtienen las moléculas ricas en energía que, posteriormente,
pueden degradar para liberar la
que necesitan para vivir. Los herbívoros son heterótrofos
(organismos “que se alimentan de otros”). Al igual que las plantas,
los herbívoros consumen la mayor parte de la energía que obtienen en: vivir, crecer y
reproducirse.
Consumidores Secundarios (carnívoros que se alimentan de los
consumidores primarios, o sea, de los herbívoros). Al igual que los
herbívoros, los carnívoros no pueden obtener energía directamente
de la luz solar. Pero en lugar de ingerir el tejido vegetal para adquirir
las moléculas orgánicas ricas en energía, consumen herbívoros.
De la misma manera que los herbívoros, los carnívoros gastan
su energía tanto en la conservación de la vida (respiración) como en la elaboración de tejidos
(crecimiento y reproducción).
Consumidores Terciarios y Cuaternarios (carnívoros que se alimentan de carnívoros).
Permítame darle un ejemplo:
UNA CADENA ALIMENTICIA TERRESTRE:
- Productores: césped, arbustos y árboles.
- Consumidores primarios: saltamontes (comedores de plantas).
- Consumidores secundarios: pájaros (insectívoros).
- Consumidores Terciarios: serpientes (comedores de pájaros).
- Consumidores Cuaternarios: Búhos (comedores de serpientes).
- Finalmente, los factores bióticos y sus productos son reciclados (descompuestos) por los
detritívoros (Bacterias, hongos, y algunos animales).
Cadenas y Redes Alimenticias
Una cadena alimenticia es la ruta del alimento desde un consumidor final dado hasta el
productor. Por ejemplo, una cadena alimenticia típica en un ecosistema de campo pudiera ser:
pasto ---> saltamonte --> ratón ---> culebra --->
halcón
Aún cuando se dijo que la cadena alimenticia es
del consumidor final al productor, se acostumbra
representar al productor a la izquierda (o abajo) y
al consumidor final a la derecha (o arriba). Ud.
debe ser capaz de analizar la anterior cadena
alimenticia e identificar los autótrofos y los
heterótrofos, y clasificarlos como herbívoro,
carnívoro, etc. Igualmente, debe reconocer que
el halcón es un consumidor cuaternario.
Desde luego, el mundo real es mucho más complicado que una simple cadena
alimenticia. Aún cuando muchos organismos tienen dietas muy especializadas (como es el
caso de los osos hormigueros), en la mayoría no sucede así. Los halcones no limitan sus
dietas a culebras, las culebras comen otras cosas aparte de ratones, los ratones comen
yerbas además de saltamontes, etc. Una representación más realista de quien come a quien
se llama red alimenticia, como se muestra a continuación:
Solamente cuando vemos una representación de una red alimenticia como la anterior, es
la definición dada arriba de cadena alimenticia tiene sentido. Podemos ver que una
alimenticia consiste de cadenas alimenticias interrelacionadas, y la única manera
desenredar las cadenas es de seguir el curso de una cadena hacia atrás hasta llegar
fuente.
que
red
de
a la
La red alimenticia anterior consiste de cadenas alimenticias de pastoreo ya que en la
base se encuentran productores que son consumidos por herbívoros. Aún cuando este tipo
de cadenas es importante, en la naturaleza son más comunes las cadenas alimenticias con
base en los detritos en las cuales se encuentran descomponedores en la base.
P APEL DE LOS ORGANISMOS
Los organismos pueden ser productores o consumidores en cuanto al flujo de energía a través
de un ecosistema. Los productores convierten la energía ambiental en enlaces de carbono,
como los encontrados en el azúcar glucosa. Los ejemplos más destacados de productores son
las plantas; ellas usan, por medio de la fotosíntesis, la energía de la luz solar para
convertir el dióxido de carbono en glucosa (u otro azúcar). Las algas y las cianobacterias
también son productores fotosintetizadores, como las
plantas. Otros productores son las bacterias que viven
en algunas profundidades oceánicas. Estas bacterias
toman la energía de productos químicos provenientes
del interior de la Tierra y con ella producen
azúcares. Otras bacterias que viven bajo tierra
también pueden producir azúcares usando la energía
de sustancias inorgánicas. Otro término para
productores es autótrofos.
Los consumidores obtienen su energía de los enlaces de carbono originados por los
productores. Otro término para un consumidor es heterótrofo. Es posible distinguir 4 tipos de
heterótrofos en base a lo que comen:
Consumidor
Nivel trófico
Fuente alimenticia
1. Herbívoros
primario
plantas
secundario
2. Carnívoros
o superior
animales
3. Omnívoros
todos los niveles
plantas y animales
4. Detritívoros
---------------
detrito
El nivel trófico se refiere a la posición de los organismos
en la cadena alimenticia, estando los autótrofos en la
base. Un organismo que se alimente de autótrofos es
llamado herbívoro o consumidor primario; uno que coma
herbívoros es un carnívoro o consumidor secundario.
Un carnívoro que coma carnívoros que se alimentan de
herbívoros es un consumidor terciario, y así
sucesivamente.
Es importante observar que muchos animales no tienen
dietas especializadas. Los omnívoros (como los humanos) comen tanto animales como
plantas. Igualmente, los carnívoros (excepto algunos muy especializados) no limitan su
dieta sólo a organismos de un nivel trófico. Las ranas y sapos, por ejemplo, no discriminan
entre insectos herbívoros y carnívoros; si es del tamaño adecuado y se encuentra a una
distancia apropiada, la rana lo capturará para comérselo sin que importe el nivel trófico.
Flujo de energía a través del ecosistema
El diagrama anterior muestra como la energía (flechas
oscuras) y los nutrientes inorgánicos (flechas claras) fluyen
a través del ecosistema. Debemos, primeramente, aclarar
algunos conceptos. La energía "fluye" a través del
ecosistema como enlaces carbono - carbono. Cuando
ocurre respiración, los enlaces carbono - carbono se
rompen y el carbono se combina con el oxígeno para
formar dióxido de carbono (CO2). Este proceso libera
energía, la que es usada por el organismo (para mover
sus músculos, digerir alimento, excretar desechos, pensar,
etc.) o perdida en forma de calor. Las flechas oscuras en el diagrama representa el
movimiento de esta energía. Observe que toda la energía proviene del sol, y que el destino
final de toda la energía es perderse en forma de calor. ¡La energía no se recicla en los
ecosistemas!
Los nutrientes inorgánicos son el otro componente mostrado en el diagrama. Ellos son
inorgánicos debido a que no contienen uniones carbono - carbono. Algunos de estos
nutrientes inorgánicos son el fósforo en sus dientes, huesos y membranas celulares; el
nitrógeno en sus aminoácidos (las piezas básicas de las proteínas); y el hierro en su sangre
(para nombrar solamente unos pocos nutrientes inorgánicos). El flujo de los nutrientes se
representa con flechas claras. Observe que los autótrofos
obtienen estos nutrientes inorgánicos del 'almacén' de
nutrientes inorgánicos (usualmente el suelo o el agua que
rodea la planta). Estos nutrientes inorgánicos son
pasados de organismo a organismo cuando uno es
consumido por otro. Al final, todos los organismos
mueren y se convierten en detrito, alimento para los
descomponedores. En esta etapa, la energía restante es
extraída (y perdida como calor) y los nutrientes
inorgánicos son regresados al suelo o agua para ser
utilizados de nuevo. Los nutrientes inorgánicos son reciclados,laenergía no.
Para resumir: En el flujo de energía y de nutrientes inorgánicos, es posible hacer algunas
generalizaciones:





La fuente primaria (en la mayoría de los ecosistemas) de energía es el sol.
El destino final de la energía en los ecosistemas es perderse como calor.
La energía y los nutrientes pasan de un organismo a otro a través de la cadena
alimenticia a medida que un organismo se come a otro.
Los descomponedores extraen la energía que permanece en los restos de los
organismos.
Los nutrientes inorgánicos son reciclados pero la energía no.
N I VELES DE ORGANIZACIÓN EN ECOLOGÍA
Los niveles de organización se refieren a la estructuración de un sistema determinado, desde
el nivel más simple hasta los niveles más complejos.
En Ecología, los niveles de organización son los siguientes:
SER- Cualquier cosa que existe. Hay seres vivos, por ejemplo, bacterias, hongos, protozoarios,
algas, animales, plantas, etc., y seres inertes, como los virus, una roca, el agua, la luz, el
calor, el sol, una pluma, un cuaderno, una silla, una mesa, mi pepsi, una pieza de pan, etc.
INDIVIDUO- Un individuo es cualquier ser vivo, de cualquier especie. Por ejemplo, un gato, un
perro, un elefante, un fresno, un naranjo, un humano, una mosca, una araña, un zacate, una
amiba, una pulga, un hongo, una lombriz de tierra, una avestruz, etc.
ESPECIE- Es un conjunto de individuos que poseen el mismo genoma. Genoma es el
conjunto de genes que determinan las características fenotípicas de una especie. Por
ejemplo, Felis catus (gato), Fraxinus greggii (fresno), Paramecium caudatum (paramecio),
Homo sapiens (Humano), etc.
POBLACIÓN- Es un conjunto de individuos que pertenecen a la misma especie y que
ocupan el mismo hábitat. Por ejemplo, población de amibas en un estanque, población de
ballenas en el Golfo de California, población de encinos en New Braunfels, población de
cedros en Líbano, etc.
COMUNIDAD- Es un conjunto de poblaciones interactuando entre sí, ocupando el mismo
hábitat. Por ejemplo, una comunidad de semidesierto, formada por nopales, mezquites,
gramíneas, escorpiones, escarabajos, lagartijas, etc.
ECOSISTEMA- Es la combinación e interacción entre los factores bióticos (vivos) y los factores
abióticos (inertes) en la naturaleza. También se dice que es una interacción entre una
comunidad y el ambiente que le rodea. Ejemplo, charcas, lagos, océanos, cultivo, bosque, etc.
BIOMA- Es un conjunto de comunidades vegetales que ocupan la misma área geográfica. Por
ejemplo, Tundra, Taiga, Desierto, Bosque Templado Caducifolio, Bosque de Coníferas,
Bosque tropical lluvioso, etc.
BIÓSFERA (BIOSFERA)- Unidad ecológica constituida por el conjunto de todos los ecosistemas
del planeta Tierra. Es la parte de nuestro planeta habitada por todos los seres vivos.
RELACIONES INTRAESPECÍFICAS
Las relaciones intraespecíficas
son las que ocurren entre
organismos de la misma especie.
Dominación Social:
es
la
estratificación de grupos sociales,
de acuerdo con la influencia que
ejercen sobre el resto de los
grupos de una población. Por
ejemplo, en una población de
hormigas, existen castas distinguidas en reinas, soldados, obreras y machos fértiles.
Jerarquía Social: es la estratificación de los individuos de acuerdo con la dominación que
ejercen sobre el resto de los individuos de una población. Por ejemplo, en un gallinero,
el Gallo macho adulto más fuerte ejerce un dominio absoluto sobre el resto de los miembros
de la población (gallinero). A este gallo se le denomina macho Alfa. Por debajo de él
están todas las gallinas y el resto de los gallos más débiles que él. El gallo tiene preferencia
por una gallina en particular, lo cual la convierte en una gallina que domina al resto de las
gallinas y a los gallos más débiles que el macho Alfa. Esta gallina tiene el "derecho" de
picotear al resto de las gallinas y aún a los gallos más débiles. La segunda gallina en
jerarquía, o gallina Beta, puede picotear al resto de los individuos del gallinero, excepto al
gallo Alfa y a la gallina Alfa. Y así sucesivamente, por orden de picotazos, hasta llegar al paria
de esa población, aquél polluelo que come las sobras de la comida, que siempre está
relegado a un rincón del gallinero y que se observa herido y desplumado por los
picotazos recibidos de los demás miembros del gallinero.
Territorialidad: es la delimitación y defensa de una área definida por un individuo o por un
grupo de individuos. El ejemplo más común es el de los perros, quienes marcan un territorio a
la redonda con respecto al lugar donde habitan mediante descargas de orina, las cuales
emiten un olor distinguible por otros canes.
RELACIONES INTERESPECÍFICAS
Las relaciones interespecíficas son aquellas
que acontecen entre miembros de diferentes
especies.
Las relaciones interespecíficas pueden ser
positivas, neutrales o negativas.
Las relaciones positivas son en las que, cuando
menos, una de las especies obtiene un
beneficio de otra sin causarle daño o alterar el
curso de su vida.
Las relaciones interespecíficas neutrales son
aquéllas en las cuales no existe un daño o
beneficio directo hacia o desde una especie. El daño o beneficio se obtienen solo de manera
indirecta.
Las relaciones interespecíficas negativas son aquéllas en las cuales una de las especies
obtiene un beneficio en detrimento de otras especies.
Las relaciones interespecíficas positivas son las siguientes:
Comensalismo: Es cuando un individuo obtiene un beneficio de otro individuo de otra
especie sin causarle daño.
Por ejemplo, los balanos que se adhieren al cuerpo de las ballenas, las tortugas, etc. Los
balanos adultos son sésiles, o sea que permanecen fijos a un sustrato no pudiendo
desplazarse de un lugar a otro para buscar alimento. En este caso, los balanos obtienen el
beneficio de transporte gratuito hacia zonas ricas en alimento (plancton) otorgado por las
ballenas y otras especies marinas.
Mutualismo: Ocurre cuando un individuo de una especie obtiene un beneficio de otro
individuo de diferente especie, y este a su vez obtiene un beneficio del primero. La relación
mutualista no es obligada, lo cual la hace diferenciarse de la simbiosis. El concepto
mutualismo deriva precisamente de la ayuda mutua que pueden brindarse dos individuos que
pertenecen a diferentes especies.
El ejemplo clásico de mutualismo es el de los peces cirujano y los tiburones. Los peces cirujano
se alimentan de los parásitos de la piel de los tiburones y otros peces. En este caso, el pez
cirujano obtiene alimento y el tiburón se ve libre de los molestos parásitos.
Simbiosis: Se dice que dos organismos son simbiontes cuando ambos pertenecen a
diferentes especies y se benefician mutuamente en una relación obligada. Si uno de los
simbiontes perece, el otro también perecerá al perder el recurso del que se ve beneficiado.
El caso más conocido de simbiosis corresponde a los líquenes. Los líquenes surgen por la
relación obligada entre un alga y un hongo. El caso es extremo porque los individuos no
solo no pertenecen a la misma especie, sino que tampoco pertenecen al mismo reino. El
hongo proporciona suficiente humedad al alga y ésta proporciona alimento al hongo. La
relación ha devenido tan estrechamente en el curso de su evolución que una especie no
puede subsistir sin la otra.
Solo existe una relación interespecífica neutral:
Competencia: Ocurre cuando dos miembros de diferentes especies pertenecientes a una
comunidad tienen las mismas necesidades por uno o más factores del entorno. Los individuos
de la especie que posee ventajas para obtener ese factor del medio ambiente será la que
prevalezca. La lucha no es física, sino selectiva. Pueden ocurrir encuentros casuales entre dos
individuos de una y otra población, pero no es una regla general.
El mejor ejemplo sobre competencia interespecífica es la de dos especies carnívoras que
merodean en la misma área y se alimentan de las mismas especies; por ejemplo, los leones y
los chitas. Los leones toman ventaja sobre otras especies carnívoras por su tendencia a la
cooperación entre los miembros de la población y por su comportamiento social.
Las relaciones interespecíficas negativas son las siguientes:
Depredación: Es cuando un individuo perteneciente a una especie mata apresuradamente a
otra para alimentarse de ella.
El individuo que mata o caza a otros para comérselos se llama predador o depredador. El
individuo que es cazado se llama presa.
Ejemplos de depredadores y presas son: el león (depredador) y el ñu (presa), la gallina
(depredador) y una lombriz de tierra (presa), la campamocha (depredador) y una mariposa
(presa), la araña (depredador) y una mosca (presa), etc.
Parasitismo: Ocurre cuando una especie obtiene un beneficio de otra provocándole un daño
paulatino que no provoca la muerte inmediata a la víctima.
La especie que obtiene un beneficio causando daño paulatino se llama huésped o parásito;
mientras que la especie que es dañada se llama anfitrión u hospedero. Cuando la especie
que actúa como parásito requiere de una especie intermedia entre ella y el anfitrión final, la
especie intermedia se llama reservorio o recipiente.
Ejemplos de organismos parásitos: Amibas, lombriz del cerdo, solitaria, piojos, pulgas,
garrapatas, ácaros, larvas de avispas, etc. La lista es bastante extensa.
PIRÁMIDE DE ENERGÍA
Una pirámide de energía es la representación gráfica
de los niveles tróficos (alimenticios) por los cuales la
energía proveniente del Sol es transferida en un
ecosistema. A grosso modo podemos decir que la
fuente absoluta de energía para los seres vivientes en
la Tierra es el Sol. La energía que el Sol emite
actualmente es de 1366.75 W/m^2 (hace
400 años era de 1363.48 W/m^2). Cuando se realizaron los estudios de la captación de
energía por los organismos productores la Irradiación Solar (IS) era de 1365.45 W/m^2.
Actualmente, la energía aprovechable por los organismos fotosintéticos es de 697.04
W/m^2; sin embargo, los organismos fotosintéticos solo aprovechan 0.65
W/m^2 y el resto se disipa hacia el entorno no biótico (océanos, suelos, atmósfera), y de ahí,
al espacio sideral y al Campo Gravitacional. La atmósfera absorbe 191.345 W/m^2,
manteniendo así la temperatura troposférica mundial en los hospitalarios 35.4 °C (95.72 °F).
Un concepto muy importante es el de biomasa. Un principio general es que, mientras más
alejado esté un nivel trófico de su fuente (detrito o productor), menos biomasa contendrá
(aquí entendemos por biomasa al peso combinado de todos los organismos en el nivel trófico).
Esta reducción en la biomasa se debe a varias razones:
1.
2.
3.
No todos los organismos en los niveles inferiores son comidos.
No todo lo que es comido es digerido.
Siempre se pierde energía en forma de calor.
Es importante recordar que es más fácil detectar la disminución en el número si lo vemos en
términos de biomasa. No es confiable el número de organismos en este caso debido a la gran
variación en la biomasa de organismos individuales. Por ejemplo, algunos animales
pequeños se alimentan de los frutos de árboles. En términos de peso combinado, los árboles
de un bosque superan a los animales pero, de hecho, hay más individuos de los animales que
de los árboles; ahora bien, un árbol individual puede ser muy grande, con un peso de cientos
de kilos, mientras que un animal individual (en el caso que estamos analizando) puede pesar,
quizás, un kilo.
Hay unas pocas excepciones al esquema de pirámide
de biomasa. Una de ellas se encuentra en sistemas
acuáticos donde las algas pueden ser superadas, en
número y en masa, por los organismos que se alimentan
de las algas. Las algas pueden soportar la mayor biomasa
del siguiente nivel trófico solamente porque ellas pueden
reproducirse tan rápidamente como son comidas. De esta
manera, ellas nunca son completamente consumidas. Es
interesante notar que esta excepción a la regla de la
pirámide de biomasa también es una excepción parcial a
por lo menos 2 de las 3 razones para la pirámide de
biomasa dadas arriba. Aunque no todas las algas son consumidas, sí lo son la mayoría de
ellas, y aunque no son totalmente digeribles, las algas son, en términos generales,
mucho más nutritivas que las plantas leñosas (la mayoría de los organismos no pueden
digerir la madera y extraer energía de ella).
Producción de energía
Para entender la producción de energía es necesario
conocer los siguientes conceptos:



Luego:
Producción primaria: Es la cantidad de energía fijada
por los vegetales en la fotosíntesis.
Producción bruta: Energía total asimilada por el organismo.
Producción
neta: Energía
que
se
utiliza
en
crecimiento y reproducción, esa es la cantidad de energía
que queda después de descontar los gastos de energía en
respiración
P.Neta = P.Bruta - Respiración
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 la forman nacen, crecen y mueren. Las tasas de natalidad y mortalidad de las especies
varia 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 podemos encontrar tres puntos fundamentales: las sucesiones
ecológicas, las fluctuaciones y las interacciones que se desarrollan entre las poblaciones.
Sucesión ecológica: Es un cambio estructural de una comunidad en el que un
conjunto de plantas y animales toman el lugar de otros, siguiendo orden 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, llegara a formar una
comunidad clímax, variada y relativamente estable, que subsiste por si misma a lo largo del
tiempo.
Fluctuaciones de las poblaciones: Pueden tener efectos profundos, a favor o en contra,
sobre otras poblaciones incluyendo a la especie humana, son cambios en las
poblaciones que debido a diversos factores ambientales, que afecta a veces dependiendo
de la densidad o bien en forma independiente de la diversidad.