Fundamentos de Ecología: Interacciones, Ecosistemas y Ciclos Naturales

Introducción a la Ecología

La ecología se encarga de estudiar las relaciones existentes entre los organismos y el medio que les rodea.

Niveles de Organización Ecológica

Individuo (Organismo)

Un individuo es cualquier ser vivo, de cualquier especie. Por ejemplo: un gato, un elefante, un naranjo, un humano, una euglena, etc.

Población

Es un conjunto de individuos que pertenecen a la misma especie y que ocupan el mismo hábitat. Por ejemplo, una población de amebas en un estanque, una población de ballenas en el Golfo de California, una población de kiswaras en las faldas del cerro Pie de Gallo, 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

Un ecosistema es un sistema natural que está formado por un conjunto de organismos vivos (biocenosis) y el medio físico donde se relacionan (biotopo), así como las interacciones producidas entre ellos.

El Medio Ambiente

Es el conjunto de factores físicos, biológicos y químicos que rodean a los seres vivos, manteniendo con estos intercambios para poder vivir.

Factores del Medio Ambiente

Los factores que influyen en el ser vivo son: los bióticos y los abióticos.

Factores Abióticos

Entre estos factores señalamos la luz solar, la temperatura, el agua y la gravedad.

• Luz solar: Principal fuente de energía que obtienen las plantas; por medio de la fotosíntesis la transforman en energía química. Una planta que crece en la oscuridad tiene sus tallos y hojas amarillentas y, finalmente, se marchita. Los grandes árboles de los bosques crecen en busca de luz.
• Temperatura: Los seres vivos realizan sus procesos metabólicos dentro de un rango de temperatura límite, generalmente entre 0°C y 50°C.
• Agua: Elemento básico para la vida, componente de la materia viviente y medio donde se realizan los procesos metabólicos. El agua es un componente esencial que abarca una gran parte de la superficie de nuestro planeta, constituida por ríos, lagos, mares y océanos.

Factores Bióticos

Entre estos están las plantas, los animales y los organismos descomponedores y transformadores.

• Plantas (Productores): Son seres productores autótrofos, es decir, elaboran su propio alimento mediante la fotosíntesis.
• Animales (Consumidores): Son seres heterótrofos o consumidores; requieren de otros organismos para alimentarse.
• Organismos Descomponedores: Podemos citar a los hongos y bacterias, que son organismos heterótrofos. Juegan un papel muy importante en el ciclo de la materia, descomponiendo materia orgánica y originando de esta manera compuestos más simples que serán tomados por los vegetales.

Interacciones entre Seres Vivos

Al interior de los ecosistemas, los seres vivos presentan relaciones entre sí y con el medio. Las relaciones entre los seres vivos pueden ser intraespecíficas o interespecíficas.

Relaciones Intraespecíficas

Se dan entre organismos de la misma especie. Esta relación puede ser perjudicial o beneficiosa. Comprende:

• Competencia entre individuos: Se acentúa cuando el espacio y el alimento son limitados, obligando a los organismos a competir por ellos. Esta situación actúa como proceso selectivo en el que sobreviven los organismos mejor adaptados.
• Asociación de individuos: Se fortalece cuando la densidad de la población es mayor, debido a que hay más contactos entre los individuos.

Relaciones Interespecíficas

Se establecen entre individuos de diferentes especies; pueden ser beneficiosas o perjudiciales.

Relaciones Interespecíficas Beneficiosas

• Mutualismo: Es la interacción entre individuos de diferentes especies en donde ambos se benefician. Ejemplo: ciertos pájaros que se posan sobre el lomo de vacas y caballos y picotean sus piojos, pulgas y garrapatas.
• Comensalismo: Interacción biológica en la que uno de los intervinientes obtiene un beneficio, mientras que el otro no se ve ni perjudicado ni beneficiado.
• Protocooperación: Se produce cuando dos organismos o poblaciones se benefician mutuamente, pero esta condición no es esencial para la vida de ambos, ya que pueden vivir de forma separada. Ejemplo: los animales polinizadores o los dispersadores de semillas.
• Simbiosis: Es una asociación íntima entre organismos de diferente especie, donde al menos uno de ellos se beneficia. Ejemplo: muchas raíces de árboles aprovechan el poder de absorción de un hongo para obtener los nutrientes que necesita la planta, que a su vez produce las sustancias que necesitan los hongos para desarrollarse.

Relaciones Interespecíficas Perjudiciales

• Parasitismo: Una especie obtiene el beneficio de otra perjudicándola o causándole algún daño. Ejemplo: el mosquito que se beneficia con la sangre que nos succiona, lo que nos perjudica.
• Depredación: Necesaria para la alimentación; los depredadores cazan a las presas. Se beneficia el depredador y se daña a la presa. Si uno de los depredadores se extinguiera, la población de su presa podría aumentar descontroladamente, o si una presa se extingue, el depredador podría disminuir su población. Ejemplo: el águila se alimenta de ratones; el león, de ciervos.
• Inquilinismo: Un individuo se refugia en el cuerpo o algún resto de otro, beneficiándose el inquilino, mientras que el otro individuo no se beneficia ni se perjudica. Por ejemplo, el cangrejo ermitaño habita en las conchas vacías de los caracoles; el cangrejo se beneficia, mientras que el caracol no se ve afectado.

Relaciones Tróficas

Son las relaciones que se establecen entre los seres vivos en función de su alimento. Determinan el flujo de energía y la circulación de la materia. Se pueden representar como cadenas tróficas y redes tróficas.

Cadena Trófica (Cadena Alimenticia)

Es la ruta del alimento desde un productor hasta un consumidor final. Ejemplo: Pasto → Ratón → Víbora → Halcón.

La cadena alimenticia es una corriente de energía que se inicia con la fotosíntesis realizada por los productores, pasa a diferentes consumidores, para luego ser degradada por los descomponedores, que la devuelven a los productores.

Niveles Tróficos en la Cadena Alimenticia

Los seres vivos que forman esta cadena se organizan en cuatro grupos:

• Productores: Son las plantas, ya que son capaces de fabricar su propio alimento a partir de sustancias muy simples y la energía del Sol, en el proceso denominado fotosíntesis.
• Consumidores de primer orden (herbívoros): Son los seres vivos que se alimentan de las plantas. Este lugar lo ocupan los animales herbívoros.
• Consumidores de segundo orden (carnívoros): Son los seres vivos que se alimentan de otros animales. Los animales carnívoros ocupan este eslabón de la cadena alimenticia.
• Descomponedores: Se alimentan de restos de otros seres vivos, los descomponen y hacen que los restos pasen a formar parte del suelo. Pertenecen a este eslabón los hongos y algunos seres microscópicos.

Red Trófica

En la naturaleza, la realidad es más compleja que una simple cadena alimenticia; generalmente, las relaciones alimenticias se presentan en redes tróficas, que son la interconexión de las cadenas tróficas que expresan todas las posibles relaciones alimentarias que se dan entre los organismos de un ecosistema. Por ejemplo, la hierba de un prado puede ser consumida por más de un consumidor primario (como la llama, la oveja o el conejo).

Sucesión Ecológica

Es un proceso lento y gradual que consiste en una evolución progresiva del ecosistema en el tiempo, desde un estado inicial hasta un estado final de mayor diversidad.

Sucesión Primaria

Se desarrolla en un ecosistema en el que no ha surgido vida previamente; se inicia de cero y puede durar miles de años.

Ciclos de la Materia (Ciclos Biogeoquímicos)

Como dice el postulado de Lavoisier:

La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma.

La materia circula desde los seres vivos hacia el ambiente abiótico (sin vida), y viceversa. Esa circulación constituye los ciclos biogeoquímicos, que abarcan tiempos relativamente largos. Según el tipo de materia, se clasifican en ciclos de tipo gaseoso y ciclos de tipo sedimentario.

• Ciclos de tipo gaseoso: Su reserva principal se encuentra en la atmósfera o en el mar. Ejemplos: Oxígeno, carbono, nitrógeno.
• Ciclos de tipo sedimentario: Su reserva principal se encuentra en la corteza terrestre. La transformación y recuperación de estos elementos es mucho más lenta. Ejemplos: Azufre, fósforo, calcio, potasio y hierro.

Ciclos de Tipo Gaseoso

Ciclo del Carbono-Oxígeno

Las plantas utilizan dióxido de carbono (CO₂) para fotosintetizar. Durante la fotosíntesis liberan oxígeno (O₂), que es utilizado por los animales y las plantas para la respiración. Por la respiración se forma dióxido de carbono que pasa al aire y es de nuevo utilizado por las plantas.

La fotosíntesis toma la energía del sol y la acumula en las cadenas carbonadas de los carbohidratos; la respiración libera esta energía rompiendo dichas cadenas.

Plantas y animales respiran, pero solo las plantas pueden realizar fotosíntesis. El reservorio principal de CO₂ está en los océanos y en las rocas.

El CO₂ se disuelve rápidamente en el agua. Una vez en el agua, puede precipitar como roca sólida conocida como carbonato de calcio (calcita). El CO₂ convertido en carbohidratos en las plantas tiene tres rutas posibles: puede liberarse a la atmósfera con la respiración, puede ser consumido por animales, o es parte de la planta hasta que esta muere.

Ciclo del Nitrógeno

Algunas bacterias que se encuentran en el suelo toman el nitrógeno atmosférico (N₂) y lo transforman en amoníaco (NH₃). Este proceso se denomina fijación del nitrógeno. Después, otras bacterias transforman el amoníaco en sales nitrogenadas, y estas se convierten en nitratos (NO₃^-). Los nitratos son solubles en agua y de ahí son absorbidos por las plantas, a través de las raíces. Los animales obtienen el nitrógeno necesario de las plantas y otros animales. Al morir las plantas y animales, sus restos se descomponen y el nitrógeno contenido en ellos se transforma nuevamente en amoníaco y este, a su vez, en sales nitrogenadas (nitratos). Estos compuestos pueden ser convertidos por otras bacterias en nitrógeno gaseoso, que vuelve a la atmósfera.

Ciclo Hidrológico (Ciclo del Agua)

El ciclo del agua comienza cuando, por acción del calor del sol, se evapora el agua de mares, ríos y lagos. El vapor asciende y forma nubes. Cuando se enfría, el vapor de agua se condensa y cae en forma de lluvia. Si se enfría mucho, se solidifica y cae como granizo o nieve.

Cuando el agua cae a la superficie terrestre, puede filtrarse bajo la tierra y formar corrientes subterráneas. También puede formar ríos o depositarse en el mar y los lagos.

El agua congelada atrapada en regiones heladas de la Tierra, ya sea como nieve o hielo, constituye reservorios que pueden permanecer largos períodos de tiempo. Lagos, lagunas, esteros y pantanos son reservorios temporales. Los océanos tienen agua salada por la presencia de minerales, los cuales no se evaporan con el agua. Así, la lluvia y la nieve contienen agua relativamente limpia, con la excepción de los contaminantes que el agua arrastra de la atmósfera.

Ciclos de Tipo Sedimentario

Ciclo del Fósforo

Es la circulación del fósforo (P) entre los organismos vivos y el medio. La proporción de fósforo en la materia viva es bastante pequeña, pero el papel que desempeña es vital.

El fósforo es componente de los ácidos nucleicos como el ADN. Se encuentra presente en los huesos y piezas dentarias. Interviene en la fotosíntesis y en la respiración celular.

La mayor reserva de fósforo está en la corteza terrestre y en los depósitos de rocas marinas, en forma de fosfatos de calcio, hierro, aluminio y manganeso.

Los depósitos de fosfato de la litósfera representan la reserva principal. Al ser meteorizados, son transportados al suelo por el viento y el agua, convirtiéndose en fosfatos inorgánicos disueltos, que son absorbidos por las plantas, las cuales a su vez sirven de alimento a los animales.

Los fosfatos regresan al suelo gracias a las bacterias fosfatizantes, que los toman de los tejidos vegetales y animales muertos. También por medio de peces extraídos y aves marinas que se alimentan de ellos.

La mayor parte del fosfato del suelo es arrastrada por las aguas superficiales y llega al mar. Allí, el fosfato se precipita formando sedimentos marinos.

Ciclo del Calcio

Es la circulación del calcio (Ca) entre los organismos vivos y el medio. El calcio se encuentra en la litósfera en depósitos de origen sedimentario. La lluvia y los agentes atmosféricos descomponen las rocas calizas, arrastrando los compuestos del calcio a los suelos, a los ríos y al mar. En este recorrido, el calcio es absorbido por las plantas y animales, ya sea por la cadena alimenticia o por la absorción del agua. Cuando las plantas o los animales mueren, los descomponedores liberan el calcio, el cual regresa al suelo. Finalmente, los ríos se encargan de que el destino final sea otra vez el fondo de los océanos, de los cuales, después de largos periodos, vuelven a emerger en forma de rocas.

Ciclo del Azufre

El azufre (S) está presente dentro de todos los organismos en pequeñas cantidades, principalmente en los aminoácidos (unidades de las proteínas). Es esencial para diversas funciones, tanto en animales como en vegetales.

Gran parte del azufre que llega a la atmósfera proviene de las erupciones volcánicas, de las industrias, vehículos, etc. Una vez en la atmósfera, llega a la tierra con las lluvias en forma de sulfatos y sulfitos. Cuando el azufre llega al suelo, los vegetales lo incorporan a través de las raíces en forma de sulfatos solubles. Parte del azufre presente en los organismos vivos queda en los suelos cuando estos mueren. La descomposición de la materia orgánica produce ácido sulfhídrico (H₂S), de mal olor, devolviendo azufre a la atmósfera.

Glosario de Términos Ecológicos

ABIÓTICO

Estructuras sin vida.

ANTRÓPICO

De origen humano, humanizado, opuesto a lo natural.

BIOCENOSIS

Conjunto de los seres vivos que habitan un biotopo o región de caracteres climáticos y geográficos definidos.

BIODEGRADACIÓN

Proceso de degradación realizado por seres vivos. Los productos finales de la biodegradación son biomasa, dióxido de carbono, agua y compuestos inorgánicos adicionales.

BIOGÁS

Gas metano obtenido de la fermentación de materia orgánica.

BIOSFERA

Espacio de aire, tierra y agua del planeta que está habitada por los seres vivos.

BIÓTICO

Relativo a la vida y a los organismos.

BIOTOPO

Espacio vital constituido por todas las condiciones fisicoquímicas del suelo, agua y atmósfera necesarios para la vida de una comunidad o biocenosis. Existen algunas especies que se adaptan a varios tipos de biotopo, aunque en general todo ser vivo tiene uno óptimo.

CAPA DE OZONO

Franja constituida por moléculas de ozono (O₃), que protege a la Tierra de las radiaciones ultravioletas del sol.

CFC

Clorofluorocarbonos.

DEFORESTACIÓN

Proceso del deterioro ambiental que consiste en la destrucción y eliminación de vegetación en un área geográfica cualquiera.

DEGRADACIÓN

Descomposición de una sustancia por rotura de los enlaces que unen los elementos químicos que la forman. Puede producirse por la acción del oxígeno, la luz, el calor y ciertos microorganismos.

DESERTIFICACIÓN

La generación o extensión de desiertos.

ECOSISTEMA

Conjunto formado por los seres vivos (biocenosis o comunidad), el ámbito territorial en el que viven (biotopo) y las relaciones que se establecen entre ellos, tanto bióticas como abióticas.

EDÁFICO

Lo relativo al suelo.

EQUILIBRIO ECOLÓGICO

En un ecosistema, estado en que las entradas y salidas de materia y energía están equilibradas.

RECURSOS NATURALES

Aquellos que existen en el medio ambiente y que son consumidos con el uso.

RECURSOS RENOVABLES

Un recurso renovable es un recurso natural que se puede restaurar por procesos naturales a una velocidad superior a la del consumo por los seres humanos. Ejemplos: radiación solar, las mareas, el viento y la energía hidroeléctrica.