UNIDAD II.

El ecosistema

Tema . Componentes funcionales del ecosistema

Componentes funcionales del ecosistema

FA CTORES 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 que

la definición dada arriba de cadena alimenticia tiene sentido. Podemos ver que una red

alimenticia consiste de cadenas alimenticias interrelacionadas, y la única manera de

desenredar las cadenas es de seguir el curso de una cadena hacia atrás hasta llegar a la

fuente.

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.

PAPEL 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:

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

Consumidor N ivel trófico Fuente alimenticia

1. Herbívoros primario plantas

2. Carnívoros secundario

o superior

animales

3. Omnívoros todos los niveles plantas y animales

4. Detritívoros ­­­­­­­­­­­­­­­ detrito

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, la energía 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. No todos los organismos en los niveles inferiores son comidos.

2. No todo lo que es comido es digerido.

3. 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:

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

Luego: 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.