CAPÍTULO 8 / REVISIÓN

EL AMBIENTE Y LAS RELACIONES TRÓFICAS | ¿qué aprendimos?

Los ambientes y el ecosistema

El ambiente está relacionado al conjunto de factores físicos, químicos, biológicos y sociales que actúan sobre los seres vivos. Por su parte, el ecosistema es un sistema formado por una comunidad de seres vivos que se desarrollan en función de los factores físicos de un mismo ambiente. Dentro de los ecosistemas se establecen dos tipos de interacciones: intraespecíficas, cuando ocurren entre organismos de la misma especie, e interespecíficas, cuando ocurren entre organismos de diferentes especies. En un sentido más general, el conjunto de los diferentes ecosistemas, el entorno físico y las especies que los habitan crean paisajes en la Tierra.

La unidad principal de estudio en la ecología es el ecosistema.

Individuo, especie y población               

Un individuo, también llamado organismo, es cualquier ser vivo. Por su parte, la especie es un grupo de individuos físicamente similares que son capaces de reproducirse con el resultado de una descendencia fértil. La población está formada por un grupo de individuos de una misma especie que viven en un área geográfica determinada en un momento dado y que pueden reproducirse entre sí.

Las esponjas, las hidras y los mohos se pueden dividir muchas veces para dar origen a nuevos individuos.

Las comunidades y sus relaciones

Las comunidades son grupos de varias poblaciones de plantas, animales y/o microorganismos que viven en un área determinada e interactúan entre sí. Al igual que una población, una comunidad tiene una serie de características, como la organización trófica, el dominio de especies, la interdependencia, la estructura comunitaria, la forma de crecimiento y sucesión, y la estratificación. Las comunidades se dividen en aeroterrestres y acuáticas, dentro de las aeroterrestres se encuentran las del desierto, de los pastizales y  de la selva tropical. Las comunidades acuáticas son de agua dulce y de aguas marinas. En las comunidades, las especies participan en interacciones bióticas directas e indirectas, como las de depredador-presa, herbivoría, parasitismo, competencia y mutualismo.

Un ejemplo de una relación mutualista es la del picabueyes o garcita bueyera y el rinoceronte.

Formas básicas de nutrición

Los seres vivos requieren energía para realizar diferentes funciones que obtienen de los alimentos. Este proceso se llama nutrición, y los componentes químicos en los alimentos son los nutrientes. Los autótrofos son los organismos que sintetizan sus propias moléculas orgánicas a partir de sustancias inorgánicas simples como CO2 y nitratos, estos organismos son las plantas y ciertas bacterias fotosintéticas. Por su parte, los heterótrofos son los organismos que obtienen moléculas orgánicas de otros organismos. Los heterótrofos se dividen en herbívoros, carnívoros y descomponedores.

Los detritívoros y los descomponedores se diferencian por la manera en que descomponen y en la forma en que comen.

Tramas tróficas

Los organismos se interrelacionan en las cadenas y las redes alimentarias, por lo que dependen unos de otros para sobrevivir. Los eslabones, también llamados niveles en las tramas tróficas, son las posiciones que cada grupo de organismos ocupan en una cadena o red alimentaria. El primer nivel trófico tiene la mayor concentración de energía y está formado por los productores. Los consumidores o heterótrofos son organismos que obtienen moléculas orgánicas al comer o digerir otros organismos, son los herbívoros y los carnívoros. Los descomponedores son el eslabón final en una red alimentaria, descomponen la materia orgánica muerta y finalmente devuelven energía a la atmósfera durante la descomposición.

Los saprófitos son los organismos que viven en o sobre la materia orgánica no viva, secretan enzimas digestivas y absorben los productos de la digestión.

Flujos de materia y energía

Los organismos compiten por alimentos, agua, luz solar, espacio y nutrientes. Estos recursos proporcionan la energía para los procesos metabólicos y la materia para formar sus estructuras físicas. Las pirámides ecológicas muestran las cantidades relativas de varios parámetros, como el número de organismos, la energía y la biomasa, a través de los niveles tróficos y las redes alimentarias ilustran cómo la energía fluye direccionalmente a través de los ecosistemas. En la fotosíntesis, las plantas convierten la energía de la luz solar en glucosa, la materia que forma esta glucosa pasa por la cadena alimentaria de la misma manera que lo hace la energía, de organismo a organismo mientras se comen entre sí.

 

Todos los seres vivos requieren energía y no podrían ensamblar macromoléculas como proteínas, lípidos, ácidos nucleicos y carbohidratos complejos sin un aporte constante de energía.

Modificaciones por la eliminación o introducción de especies

La extinción no se trata sólo de la desaparición de una especie, sino también de los efectos que conlleva esto al medio ambiente con el que interactúa. Es un proceso natural causado por la selección natural, la escasez de alimentos o los eventos naturales, pero principalmente es la acción del hombre la que ha provocado que especies completas desaparezcan. Los seres vivos están relacionados a través de la alimentación y dependen los unos de los otros para sobrevivir, si alguno desaparece, el resto se ve afectado. Las especies exóticas son aquellas que han sido trasladadas por los humanos a un entorno donde no ocurrieron naturalmente.

Cuando los animales y las plantas que no son nativas de una región se introducen en el ecosistema pueden causar graves daños a la flora y la fauna local.

CAPÍTULO 6 / TEMA 4

PLANTAS DEL PASADO

HACE MILLONES DE AÑOS, LAS PRIMERAS PLANTAS TERRESTRES ABANDONARON LAS AGUAS PREHISTÓRICAS, LANZARON SUS RAÍCES A TRAVÉS DEL SUELO Y ACABARON DOMINANDO TIERRA FIRME. ESTAS PRIMERAS PLANTAS ERAN MUY PARECIDAS A LAS ALGAS QUE PODEMOS ENCONTRAR EN EL MAR HOY EN DÍA, ¡VAMOS A CONOCERLAS!

¿CÓMO SE ORIGINARON LAS PLANTAS?

LAS PLANTAS SON UNOS DE LOS SERES VIVOS MÁS IMPORTANTES QUE HABITAN NUESTRO PLANETA, SIN ELLAS, PRÁCTICAMENTE LA VIDA NO EXISTIRÍA TAL COMO LA CONOCEMOS, YA QUE GRACIAS A ELLAS OBTENEMOS EL OXÍGENO PARA PODER RESPIRAR.

¡CONOZCAMOS LAS PLANTAS!

MARCA CON UNA X LOS NOMBRES DE LAS PLANTAS QUE CONOCES.

(  ) ROSA

(  ) ORQUÍDEA

(  ) ROBLE

(  ) GIRASOL

(  ) MARGARITA

(  ) PINO

(  ) HELECHO

EL ORIGEN DE LAS PLANTAS ESTÁ MUY RELACIONADO CON EL ORIGEN DE LA PRIMERA CÉLULA EUCARIOTA (NOMBRE QUE SE LE DA A LAS CÉLULAS MÁS EVOLUCIONADAS) CAPAZ DE REALIZAR LA FOTOSÍNTESIS. CONOZCAMOS CÓMO FUE:

¡RECUERDA!

LA FOTOSÍNTESIS ES EL MECANISMO MEDIANTE EL CUAL LAS PLANTAS OBTIENEN EL ALIMENTO QUE NECESITAN Y ADEMÁS LIBERAN OXÍGENO AL AMBIENTE.

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1.- LA PRIMERA CÉLULA CAPAZ DE REALIZAR LA FOTOSÍNTESIS SE ORIGINÓ HACE 2.700 MILLONES DE AÑOS, LOS CIENTÍFICOS CREEN QUE LAS CONOCIDAS ALGAS VERDE AZULES O CIANOBACTERIAS SON LOS ANTEPASADOS DE LAS PLANTAS ACTUALES.

LAS CIANOBACTERIAS SON LAS ÚNICAS BACTERIAS CAPACES DE REALIZAR FOTOSÍNTESIS.

2.- SE CREE QUE LAS CIANOBACTERIAS SE UNIERON A OTRAS CÉLULAS QUE NO REALIZABAN FOTOSÍNTESIS, Y DE ESTA FUSIÓN NACIÓ EL PRIMER SER VIVO FOTOSINTÉTICO.

BACTERIAS QUE REALIZAN FOTOSÍNTESIS

AUNQUE MAYORMENTE LOS SERES VIVOS QUE REALIZAN FOTOSÍNTESIS SON LAS PLANTAS, EXISTE UN GRUPO DE BACTERIAS PRIMITIVAS CAPACES DE HACERLO, ÉSTAS SON LAS CIANOBACTERIAS, ORGANISMOS MICROSCÓPICOS QUE VIVEN EN LAS AGUAS.

3.- DESPUÉS DE ESTA FUSIÓN, LOS CIENTÍFICOS CONSIDERAN QUE LA CIANOBACTERIA PASÓ A CONVERTIRSE EN UN ÓRGANO DE LOS OTROS SERES VIVOS A LOS QUE SE UNIERON: EL CLOROPLASTO. ASÍ COMO NOSOTROS TENEMOS ÓRGANOS QUE CUMPLEN FUNCIONES DISTINTAS, LAS CÉLULAS TAMBIÉN LOS TIENEN, POR SUPUESTO TIENEN NOMBRES DISTINTOS Y SON MICROSCÓPICOS, EL CLOROPLASTO ES UNO DE ELLOS, ES EL ÓRGANO DE LA CÉLULA VEGETAL QUE LE PERMITE REALIZAR LA FOTOSÍNTESIS.

DEL MAR A LA TIERRA FIRME

VARIOS ESTUDIOS SUGIRIEREN QUE LAS PLANTAS TERRESTRES SURGIERON DE UN TIPO DE ALGAS CONOCIDAS COMO LAS ALGAS VERDES, LAS CUALES EN ALGÚN MOMENTO EN EL PALEOZOICO VIVIERON EN LAS ORILLAS DE LAS LAGUNAS O MARES Y EVOLUCIONARON HASTA PODER SOBREVIVIR EN TIERRA FIRME.

EN EL PLANETA TIERRA HAY CERCA DE 10 MIL ESPECIES DE ALGAS VERDES.

PRIMERO CUBRÍAN ROCAS CERCANAS A LAGOS Y RÍOS, PERO CON EL PASAR DE LOS AÑOS, ALGUNAS COMENZARON A SUBSISTIR MUCHO MÁS ALEJADAS DE ESTAS ZONAS Y DESARROLLARON PARTES IMPRESCINDIBLES, COMO LAS RAÍCES Y LAS HOJAS.

¿CUÁLES SON LAS PARTES DE LAS PLANTAS?

VISUALIZA LA IMAGEN Y ESCRIBE EL NOMBRE CORRECTO DE CADA UNA DE ESTAS PARTES DE LAS PLANTAS.

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UN GRUPO DE ESTOS SERES VIVOS REDUJERON SU TAMAÑO Y PERMANECEN HASTA LA ACTUALIDAD ADHERIDOS A ROCAS EN LUGARES HÚMEDOS, ÉSTOS SON CONOCIDOS COMO MUSGOS. OTRO GRUPO EVOLUCIONÓ HASTA ADQUIRIR TAMAÑO MUCHO MÁS GRANDE Y HÁBITAT EN OTRO TIPO DE LUGARES.

EL PRIMER GRUPO QUE SE ADAPTÓ COMPLETAMENTE A LA VIDA TERRESTRE FUE EL DE LOS HELECHOS, LUEGO LAS HIERBAS Y POSTERIORMENTE SURGIERON ÁRBOLES DE MAYOR TAMAÑO.

UNOS TRESCIENTOS MILLONES DE AÑOS MÁS TARDE SURGIERON LAS PLANTAS CON SEMILLA.

¡ESCRIBE EL NOMBRE CORRECTO!

ESCRIBE LOS NOMBRES CORRECTOS DE ESTAS PLANTAS

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IMPORTANCIA DE LAS PLANTAS EN LA TIERRA PRIMITIVA Y LA ACTUALIDAD

EN LOS INICIOS DE NUESTRO PLANETA, LA TIERRA NO POSEÍA UNA ATMÓSFERA RICA EN OXÍGENO, SIN EMBARGO, CON LA LLEGADA DE LOS PRIMEROS ORGANISMOS CAPACES DE REALIZAR LA FOTOSÍNTESIS COMENZÓ A PERMITIR QUE HAYA OXIGENO EN LA ATMÓSFERA. ESTO AYUDÓ A QUE MILLONES DE AÑOS DESPUÉS HUBIERA UNA SEGUNDA ATMÓSFERA RICA EN OXÍGENO QUE PERMITIÓ LA VIDA DE ORGANISMOS MÁS EVOLUCIONADOS.

ASÍ COMO EN EL PASADO, EN LA ACTUALIDAD LAS PLANTAS JUEGAN UN PAPEL MUY IMPORTANTE PARA QUE SE PUEDA DESARROLLAR LA VIDA EN LA TIERRA:

1.- PROPORCIONAN EL OXIGENO NECESARIO PARA RESPIRAR.

2.- SON COMO UN FILTRO, REDUCEN EL DIÓXIDO DE CARBONO EN LA ATMÓSFERA.

3.- AYUDAN A MANTENER LA TEMPERATURA DE NUESTRO PLANETA Y LE PROPORCIONAN SOMBRA A LOS SERES VIVOS.

4.- SIRVE DE ALIMENTO PARA OTROS SERES VIVOS: LOS HERBÍVOROS.

5.- DE ELLAS, LOS SERES HUMANOS PODEMOS OBTENER MEDICINAS, ALIMENTOS, MADERA Y OTROS RECURSOS IMPORTANTES.

¿CÓMO CUIDAR LAS PLANTAS?

ESCRIBE UN PÁRRAFO SOBRE CÓMO PUEDES AYUDAR A CUIDAR LAS PLANTAS.

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RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “Las plantas y sus partes”

Este artículo contiene información detallada sobre las partes de las plantas.

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Artículo “Reino vegetal”

Este artículo incluye información sobre todos los organismos pertenecientes al reino de las plantas.

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CAPÍTULO 8 / TEMA 6

Flujos de materia y energía

La vida en un ecosistema a menudo implica competencia por recursos limitados. Los organismos compiten por alimentos, agua, luz solar, espacio y nutrientes. Estos recursos proporcionan la energía para los procesos metabólicos y la materia para formar las estructuras físicas de los organismos.

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PIRÁMIDES ECOLÓGICAS

La estructura de los ecosistemas se puede representar a través de las pirámides ecológicas, que fueron descritas por primera vez en los estudios pioneros de Charles Elton en la década de 1920.

Las pirámides ecológicas muestran las cantidades relativas de varios parámetros, como el número de organismos, la energía y la biomasa, a través de los niveles tróficos. Este tipo de esquemas también se pueden llamar pirámides tróficas o pirámides energéticas.

Todos los tipos de pirámides ecológicas son útiles para caracterizar la estructura del ecosistema.

FLUJO DE MATERIA A TRAVÉS DE LA TRAMA TRÓFICA

En temas anteriores hemos estudiado la fotosíntesis, mediante la cual las plantas convierten la energía de la luz solar en glucosa. Pero esa glucosa está hecha de algo más que energía pura: también contiene materia.

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La fotosíntesis requiere energía luminosa, dióxido de carbono y agua. El dióxido de carbono se absorbe en el envés de las hojas y el agua a través de las raíces. El dióxido de carbono y el agua están compuestas por materia, que se transforma en glucosa a través de reacciones químicas complejas.

La materia que forma esta glucosa pasa por la cadena alimentaria de la misma manera que lo hace la energía, de organismo a organismo mientras se comen entre sí. Una red alimentaria muestra cómo la energía y la materia se mueven dentro de los ecosistemas.

Productividad primaria

  • Productividad primaria bruta: es la cantidad total de materia orgánica que se produce a través de la fotosíntesis.
  • Productividad primaria neta: es la cantidad de energía que permanece disponible para el crecimiento de las plantas después de restar la fracción que las plantas usan para la respiración.

La productividad en los ecosistemas terrestres generalmente aumenta con la temperatura hasta aproximadamente 30 °C (después de lo cual disminuye) y se correlaciona positivamente con la humedad.

La productividad primaria es más alta en zonas cálidas y húmedas de los trópicos, donde se encuentran los biomas de bosques tropicales.

¿Sabías qué?
Los ecosistemas de matorrales desérticos tienen la productividad más baja porque sus climas son extremadamente cálidos y secos.

En los océanos, la luz y los nutrientes son importantes factores de control para la productividad. La luz penetra sólo en el nivel superior de los océanos, por lo que la fotosíntesis ocurre en aguas superficiales y cercanas a la superficie. La productividad primaria marina es alta cerca de las costas lo que promueve el crecimiento del plancton.

Entre los ecosistemas acuáticos, los lechos de las algas y los arrecifes de coral tienen la producción primaria neta más alta, mientras que las tasas más bajas se producen al aire libre debido a la falta de nutrientes en las capas superficiales iluminadas.

FLUJO DE ENERGÍA A TRAVÉS DE LA TRAMA TRÓFICA

Todos los seres vivos requieren energía, ya que la mayoría de las vías metabólicas complejas la demandan, por lo que la vida misma es un proceso impulsado por la energía. Los organismos no podrían ensamblar macromoléculas como proteínas, lípidos, ácidos nucleicos y carbohidratos complejos, de sus subunidades monoméricas sin un aporte constante de energía.

Las redes alimentarias ilustran cómo la energía fluye direccionalmente a través de los ecosistemas, incluida la eficacia con que los organismos la adquieren, la usan y cuánto queda para ser utilizada por otros organismos. En una cadena alimentaria, los nutrientes y la energía pasan a medida que un organismo se come a otro.

Los seres vivos adquieren energía de tres maneras: la fotosíntesis, la quimiosíntesis y el consumo de otros organismos vivos.

Los niveles en la cadena alimentaria son los productores, los consumidores primarios, los consumidores de nivel superior y los descomponedores. Estos niveles se utilizan para describir la estructura y la dinámica del ecosistema.

Factor limitante

La energía se pierde en cada nivel trófico como calor y en la transferencia a los descomponedores. Por lo tanto, después de un número limitado de transferencias de energía, la cantidad de energía restante en la cadena alimentaria puede no ser lo suficientemente grande como para soportar poblaciones viables a un nivel trófico aún mayor.

ABUNDANCIA DE ESLABONES EN LAS TRAMAS TRÓFICAS

La energía pasa a través de una cadena o red alimentaria desde niveles tróficos inferiores a los superiores.

¿Sabías qué?
Por lo general, sólo el 10 % de la energía en un nivel está disponible para el siguiente. El otro 90 % se utiliza para procesos metabólicos o se emite al medio ambiente como calor.

La pérdida de energía explica por qué rara vez hay más de cuatro niveles tróficos en una cadena o red alimentaria. A veces puede haber un quinto nivel trófico, pero generalmente no queda suficiente energía para soportar un nivel adicional.

Con menos energía en niveles tróficos más altos, generalmente también hay menos organismos. Los organismos tienden a ser de mayor tamaño en los niveles tróficos más altos, pero resultan en menos biomasa por la poca cantidad que hay de estos.

La disminución en la biomasa de niveles inferiores a superiores también se representa en la pirámide ecológica.

Consecuencias de las redes alimentarias: aumento biológico

Una de las consecuencias ambientales más importantes de la dinámica del ecosistema es la biomagnificación, que es la creciente concentración de sustancias tóxicas persistentes en los organismos en cada nivel trófico, desde los productores hasta los consumidores.

Un ejemplo de estas sustancias tóxicas que se bioacumulan es el DDT o dicloro difenil tricloroetano, que fue un pesticida de uso común antes de que se conocieran sus peligros. Otros ejemplos son los bifenilos policlorados (PCB), que se usaban en líquidos refrigerantes hasta que se prohibió su uso en 1979, y los metales pesados, como mercurio, plomo y cadmio.

Estos contaminantes se estudiaron en ecosistemas acuáticos donde las especies de peces, en diferentes niveles tróficos, acumulan esas sustancias a través del consumo de los productores. Es decir, que el consumidor final va a presentar niveles más altos de estas sustancias tóxicas que el organismo productor.

¿Qué son los agroquímicos?

Los agroquímicos son sustancias que, si bien son efectivas para controlar plagas, eliminar malezas y evitar la propagación de hongos y algas en los cultivos, contaminan el medioambiente y son perjudiciales para los organismos dentro de las cadenas tróficas.

Ver infografía

RECURSOS PARA DOCENTES

Video “Redes y cadenas alimentarias. Productores, consumidores y descomponedores”

En este recurso audiovisual encontrará la cadena alimentaria, qué es, cómo se forma y cuáles son los organismos que la componen.

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Vídeo “Nutrición de los seres vivos”

Este recurso audiovisual le permitirá mostrar cómo es la nutrición de todos los seres vivos y su influencia en el ecosistema.

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Artículo Cadenas Tróficas: ¿quién come a quién?

Con este recurso podrá adquirir conocimientos acerca de las cadenas y redes tróficas del ecosistema.

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CAPÍTULO 7 / REVISIÓN

DIVERSIDAD Y CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS | ¿qué aprendimos?

Clasificación de los seres vivos

La clasificación de los seres vivos comenzó como un sistema jerárquico que dividió a todos los organismos conocidos en plantas y animales. Este modelo fue reemplazado en el siglo XVIII por Carlos Linneo, quien realizó una división en reinos y los estructuró en cinco niveles: clase, orden, género, especie y variedad. Luego se empleó el sistema de clasificación binomial para nombrar a los organismos, pero fue Robert H. Whittaker quien postuló una clasificación de cinco reinos llamados Monera, Protista, Fungi, Plantae y Animalia. El sistema de cinco reinos no está en uso en la actualidad, en cambio, lo que ahora se emplea es un sistema de seis reinos: Animalia, Plantae, Fungi, Protista, Monera y Archaea.

La complejidad de la estructura celular fue uno de los criterios que Whittaker tuvo en cuenta para la clasificación.

Procariotas: dominio Bacteria, reino Monera

Las bacterias son los organismos procarióticos más simples, y presentan características como: ausencia de membrana nuclear, cromosoma único y circular, carencia de organelos celulares y reproducción por formación de esporas o fisión binaria. Inicialmente, las bacterias fueron consideradas animales, plantas y hongos. Se clasifican de varias maneras, pero la más importante consta de dos grupos principales: Archaebacteria y Eubacteria. Las primeras son organismos que viven en condiciones extremas y carecen de pared celular; las segundas son las llamadas bacterias verdaderas. Su rasgo característico es la presencia de pared celular rígida.

La bacteria que naturalmente forma parte de la flora intestinal es muy importante para una digestión adecuada.

Procariotas: dominio Archaea, reino Archaebacteria

Las arqueobacterias surgieron cuando la Tierra se encontraba en sus primeros años de existencia y las condiciones reinantes eran extremas. Tienen una estructura más parecida a la de los eucariotas que a la de las bacterias. Tienen un solo cromosoma redondo, como las bacterias, pero su transcripción genética es similar a la que ocurre en los núcleos de las células eucariotas. Hay tres tipos principales: Crenarchaeota, que son organismos extremadamente tolerantes al calor y a ambientes muy ácidos; Euryarchaeota, que son organismos que pueden sobrevivir ambientes con 10 veces la concentración de sal del mar y que reducen el CO2; y Korarchaeota, que es el linaje más antiguo pero menos comprendido, y que presenta genes diferentes a los de los grupos anteriores.

Organismos como Methanobacterium ruminantium están presentes en el sistema digestivo de los animales rumiantes y ayudan a la digestión de la celulosa.

Eucariotas: dominio Eukarya, reino Protista o Protoctista

El término protista fue introducido por Ernst Haeckel. Este reino forma un vínculo entre otros reinos de plantas, animales y hongos. Son generalmente organismos eucariotas simples, unicelulares, aunque algunos son coloniales y otros multicelulares. Principalmente son de naturaleza acuática y realizan el movimiento mediante flagelos o cilios. Algunos protistas son semejantes a los animales y se conocen como protozoos; otros, son similares a plantas, y tienen clorofila. Entre estos últimos se encuentran las algas verdes, rojas, pardas, doradas y fuego. Por último, los protistas con aspecto de hongos son unicelulares, saprófitos y viven en suelo húmedo, plantas y árboles en descomposición.

Por su condición de parásitos, algunos protistas pueden causar muchas enfermedades en plantas, en animales e incluso en el hombre.

Eucariotas: dominio Eukarya, reino Fungi

El Reino Fungi incluye un grupo diverso de seres que no pueden ser catalogados como animales ni como plantas. Se caracterizan por ser heterótrofos y descomponer la materia orgánica. Poseen una pared celular rígida y pueden ser unicelulares o pluricelulares. Los hongos pluricelulares presentan estructuras filamentosas llamadas hifas y viven en lugares húmedos y sombríos. Este reino contiene cinco filos principales: Chytridiomycota, Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota y Glomeromycota.

Los hongos producen naturalmente antibióticos que permiten inhibir el crecimiento de bacterias.

Eucariotas: dominio Eukarya, reino Animalia

El Reino Animalia está compuesto por todos los animales, vivos o extintos, del planeta. Son eucariotas, ya que el ADN se encuentra dentro del núcleo celular. No tienen paredes celulares. Son multicelulares, heterótrofos y tienen la capacidad de moverse y responder a su entorno. Todos los animales se pueden dividir en los grupos vertebrados e invertebrados. Además, cada reino se divide en categorías más pequeñas llamadas phylum (filo): Porifera, Coelenterata, Plathelminthes, Nematoda, Annelida, Arthropoda, Mollusca, Echinodermata, Protochordata y Vertebrata.

Los animales extintos también forman parte del reino Animalia.

Eucariotas: dominio Eukarya, reino Plantae

Este reino incluye a los diferentes tipos de plantas que se encuentran en el planeta. Cada grupo tiene características especiales y únicas, como la presencia de pared celular, nutrición autótrofa, clorofila, ausencia de sistema locomotor y reproducción sexual o asexual. Se clasifican en Briophyta, las cuales carecen de un sistema vascular y se desarrollan en dos fases, gametofito y esporofito; y Cormophyta, que es un grupo de plantas vasculares que tienen raíz, tallo y hojas. Éstas, a su vez se dividen en Pteridophyta y Spermatophyta. Además, éstas últimas se clasifican en gimnospermas y angiospermas.

La fotosíntesis de las plantas proporciona oxígeno a la atmósfera de nuestro planeta.

 

Fotosíntesis y respiración celular

Existe una estrecha relación entre la fotosíntesis y la respiración celular ya que, los productos de un sistema son los reactivos del otro. Ambos consumen y crean las mismas sustancias como agua, glucosa, oxígeno y dióxido de carbono, pero de diferentes maneras. Juntos, permiten que la vida en la Tierra reúna energía para su uso en otras reacciones.

 

Fotosíntesis Respiración celular
Utiliza Luz solar, agua y dióxido de carbono. Glucosa y oxígeno.
Producto Glucosa y oxígeno. Dióxido de carbono y agua.
Ocurre en: Plantas y otros organismos fotosintéticos. Todos los seres vivos.
Propósito Capturar, convertir y almacenar la energía. Liberar energía.
Función en común Sintetizar y usar ATP Sintetizar y usar ATP
Proceso metabólico Anabólico Catabólico
Ubicación Cloroplasto Citoplasma y mitocondrias
Fuente de energía Luz solar Glucosa
Portadores de electrones NADPH NADH y FADH2
Etapas Reacciones de luz y ciclo de Calvin. Glucólisis, oxidación del piruvato, ciclo de Krebs y cadena de transporte de electrones.

 

Los ciclos de la naturaleza

Los ciclos en los ecosistemas son de vital importancia para su funcionamiento, y es que cada ser vivo depende de los nutrientes que éstos le aportan para realizar sus funciones vitales; por lo que una variación en ellos generaría cambios drásticos a corto y largo plazo.

Un ciclo es definido por la Real Academia Española como una “serie de fases por las que pasa un fenómeno periódico”; por lo que al aplicarlo a los ciclos de la naturaleza podemos decir que son eventos o procesos naturales que ocurren continuamente.

Los seres vivos, tanto plantas como animales, están formados por elementos químicos (oxígeno, fósforo, carbono, entre otros) que funcionan como nutrientes esenciales para su funcionamiento normal y además el del ambiente circundante.

Dichos nutrientes se encuentran en las capas de la Tierra (atmósfera, hidrósfera y geósfera) durante un período de tiempo, pero pronto siguen una trayectoria hasta la superficie terrestre (suelo, agua) y a los individuos que en ella se encuentran, para posteriormente regresar a las capas de la Tierra y continuar el ciclo, formando lo que se conoce como ciclos biogeoquímicos.

Los nutrientes van circulando entre la superficie terrestre y las capas de la Tierra a través de diferentes procesos (lluvias, evaporación, condensación, transpiración, etc.).
Ciclos biogeoquímicos
bio”: organismos vivos.
geo”: capas de la Tierra (rocas, aire, agua).
químicos”: elementos químicos.

Si decimos que los nutrientes siguen un ciclo constante en la Tierra, podemos calificarla entonces como un sistema cerrado, en el que los nutrientes están siendo aprovechados primero por los organismos y luego por los ecosistemas o viceversa.

Los ciclos biogeoquímicos de los nutrientes que circulan constantemente en la naturaleza son:

Ciclo del Carbono (C): El carbono es, si se quiere, el elemento principal del esqueleto de las biomoléculas (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos) que constituyen a los seres vivos; lo encontramos en el aire, en el suelo o disuelto en el agua.

Atmósfera: capa de gas que rodea la Tierra.

Hidrósfera: capas de agua que se encuentran debajo o cubriendo la superficie de la Tierra.

Geósfera: capa de rocas (sólidas o fluidas) que se encuentra en la Tierra.

La forma en la que principalmente se presenta el carbono es como dióxido de carbono (CO2).

El dióxido de carbono (CO2) que se encuentra en la atmósfera es utilizado por las plantas para realizar la fotosíntesis. De igual forma, durante la respiración éstas tomarán oxígeno para convertirlo en moléculas de CO2 que serán devueltas a la atmósfera.

La superficie terrestre, específicamente el suelo, presenta grandes cantidades de carbono producto de la descomposición de los desechos orgánicos de plantas y animales (excremento, hojas secas, etc.); de este proceso de descomposición realizado principalmente por bacterias, se produce CO2.

En el subsuelo, por su parte, existen los llamados combustibles fósiles, que no son más que yacimientos de carbón, gas natural y petróleo. Al extraerlos del suelo y realizar la combustión desprenden CO2 como un subproducto.

Las rocas, la acción de las industrias, los vehículos, las erupciones volcánicas y los incendios son fuentes de carbono, que es liberado a la atmósfera para que continúe el ciclo.

Ciclo del carbono.
En la naturaleza se presentan varios ciclos geoquímicos.

Ciclo del Oxígeno (O2): Este ciclo va de la mano del ciclo del carbono, ya que, producto de la fotosíntesis, a pesar de que se invierte CO2, se produce oxígeno que es liberado a la atmósfera. Caso contrario al proceso de respiración, donde se consume oxígeno por los animales y plantas.

¿Sabías qué...?
El dióxido de carbono representa el 0,03% de los compuestos gaseosos que están presentes en la atmósfera.

El oxígeno es indispensable para los seres vivos, debido a ello lo podemos encontrar como parte de las siguientes moléculas:

Ciclo del oxígeno.

Ciclo del agua o ciclo hidrológico: El 71 % de la superficie terrestre y el 65-75 % del peso corporal del hombre está formado por agua, por lo que la circulación de esta molécula es de gran importancia en los ecosistemas.

En la Tierra la podemos encontrar en forma líquida, sólida (glaciares, iceberg) o en forma de vapor, dependiendo de la fase del ciclo en la que se encuentre.

El ciclo del agua está condicionado principalmente por la energía emitida por el Sol y por la fuerza de gravedad.

En la atmósfera el agua se encuentra en forma de vapor (gas) proveniente de la transpiración de las plantas, animales y de la evaporación de esta en los océanos. Cuando desciende la temperatura, este vapor de agua se condensa y se forman las nubes, las cuales llegado el momento precipitan a la superficie terrestre (ríos, lagos, mares, suelo) en forma de granizo, nieve o lluvia.

En este punto el agua presente en la superficie se infiltra en el subsuelo, originando depósitos de aguas subterráneas, también puede evaporarse por el calor generado por acción del sol a medida que sigue su trayectoria hacia los océanos.

Ciclo del Nitrógeno (N): El nitrógeno es uno de los componentes principales de los aminoácidos, constituyentes de las proteínas de todos los seres vivientes; aunque este elemento se encuentra en gran abundancia en la atmósfera no es tan sencillo de aprovechar por los organismos vivos, debido a su carácter inerte (no es químicamente reactivo puesto que posee sus capas de valencia saturadas).

Ciclo del nitrógeno.

Sin embargo, para poder emplearlo, la naturaleza ha evolucionado de tal forma que el nitrógeno atmosférico debe fijarse en el suelo con otros elementos, ya sea por acción de un grupo de bacterias especializadas (de vida libre o asociadas a raíces de las plantas) o en menor medida por acción de los relámpagos.

Para esto las bacterias presentes en el suelo convierten parte del nitrógeno que se encuentra en los desechos de los animales y plantas (excremento, hojas secas, etc.) en proteínas, y los restos de nitrógeno lo liberan al suelo en forma de amoniaco (NH3) o amonio (NH4+), proceso conocido como amonificación; o como nitrato (NO3) , generando la nitrificación.

En dicho caso, el nitrato es absorbido por las plantas para formar las proteínas que servirán de alimento a los animales. Posteriormente este nitrógeno regresa al suelo a través de los desechos de los animales o al morir éstos, y vuelven a la atmósfera producto de la desnitrificación, proceso en el que las bacterias transforman el nitrato en nitrógeno gaseoso.

Bacterias como Enterobacter, Rhizobium y Klebsiella transforman el nitrógeno para que este pueda ser aprovechado por plantas y animales.

Ciclo del Fósforo (P): El fósforo a diferencia de los elementos químicos anteriores, no se encuentra en la atmósfera sino más bien en el suelo, específicamente en las rocas o sedimentos en forma de fosfato inorgánico (Pi). Allí, como producto de la erosión por el agua, es liberado y tomado por los productores primarios (plantas, bacterias) para formar biomoléculas, las cuales servirán de alimento para organismos superiores, que podrán incorporar de esta forma el fósforo a su sistema, el cual posteriormente regresará al suelo cuando estos organismos mueran.

La degradación y transporte del suelo (erosión) proporciona el medio ideal para la movilización del fosfato inorgánico (Pi) a los diferentes ecosistemas.
Sedimento: partículas de rocas o suelo que son arrastrados por el agua y que tienden a depositarse en ríos, lagos, mares, océanos.

En la naturaleza, los nutrientes nunca se encuentran distribuidos de forma homogénea ni se encuentran presentes en la misma forma química en todo el ecosistema; he aquí donde radica la importancia de los ciclos para el ecosistema y para los seres vivos que lo componen.

Actualmente los avances en las actividades humanas han generado desequilibrios en la proporción de estos elementos y sus diferentes formas químicas presentes en los ecosistemas, trayendo como consecuencia el calentamiento global, que no es más que el aumento de la temperatura de la Tierra.

¿Sabías qué...?
La mayor cantidad de agua en la Tierra se encuentra en los mares y océanos (95 %).

Las actividades humanas que contribuyen con el desequilibrio en la dinámica de los ciclos biogeoquímicos son: la deforestación, algunas actividades agrícolas (principalmente por el uso de fertilizantes), emanación de gases por las industrias y los automóviles, vertidos de aguas contaminadas (sin tratamiento) a los ecosistemas acuáticos, entre otras.

Una de las mayores consecuencias del aumento de la temperatura es el derretimiento acelerado de los glaciares y icebergs, lo que genera un aumento del nivel del mar.
Los productos químicos (fertilizantes) utilizados en la agricultura aceleran y alteran el flujo del carbono y el nitrógeno a la atmósfera.

Estas actividades no sólo causan variaciones en los ciclos, sino también en los organismos (plantas, animales, bacterias) que los necesitan para realizar sus funciones vitales.

Los animales dependen de los ciclos biogeoquímicos para realizar sus funciones vitales.

Cianobacterias: bacterias fotosintéticas

Las cianobacterias, aunque sean organismos capaces de realizar la fotosíntesis, no pertenecen al reino Plantae, pertenecen al reino Monera o reino de las bacterias, ya que poseen características que las acercan más a este grupo.

¿Qué son las cianobacterias?

Las cianobacterias, también conocidas como algas verde azules, son uno de los grupos de bacterias más grandes e importantes de nuestro planeta. Son capaces de realizar la fotosíntesis, se encuentran en lagos de agua dulce, arroyos, océanos, suelo húmedo y rocas humedecidas y tienen diversas características:

  • Son de tamaño microscópico.
  • Son unicelulares, aunque a menudo crecen en colonias lo suficientemente grandes como para verlas a simple vista.
  • Las cianobacterias son parientes de las bacterias, por lo tanto no son eucariotas ni son algas verdaderas, aunque su nombre común sea algas verdeazules.
  • Son autótrofas, es decir, tienen la capacidad de fabricar su propio alimento mediante la fotosíntesis.
  • Viven principalmente en medios acuáticos.
Cianobacterias unicelulares.
¿Sabías qué...?
Las cianobacterias tienen la distinción de ser los fósiles más antiguos conocidos, de hecho tienen más de 3.5 mil millones de años de edad.

Las cianobacterias han sido tremendamente importantes en la configuración del curso de la evolución y el cambio ecológico en la historia de la Tierra. La atmósfera de oxígeno de la que dependemos fue generada por numerosas cianobacterias durante las eras arcaicas y proterozoicas. Antes de ese momento, la atmósfera tenía una química muy diferente, inadecuada para la vida como la conocemos hoy en día.

Muchos depósitos de petróleo se atribuyen a la actividad de las cianobacterias, también son proveedores importantes de fertilizantes de nitrógeno en el cultivo de arroz y frijoles.

Las cianobacterias y el origen de las plantas

Otra de las grandes contribuciones de las cianobacterias en el planeta, es que dieron paso al origen de las plantas. El cloroplasto con el que las plantas producen alimentos para sí mismas es en realidad una cianobacteria que vive dentro de las células de la planta.

En algún momento a finales del Proterozoico, o del Cámbrico temprano, las cianobacterias comenzaron a establecerse dentro de ciertas células eucariotas, ellas le daban alimento al huésped eucarionte a cambio de un hogar, este evento se conoce como endosimbiosis

¿Cómo es la morfología de las cianobacterias?

De acuerdo a la especie, las cianobacterias pueden tener diversas morfologías celulares. Pueden variar en tamaño, de 0,1 micrómetros a 40 micrómetros, con respecto a su forma, son ampliamente diversas, algunas especies viven como células individuales, mientras que otras forman colonias de muchas células.

En su mayoría son filamentosas, es decir, están formadas por cadenas largas y rectas de células o muchas cadenas de ramificación. Algunas especies filamentosas tienen además células especiales llamadas heterocistos, las cuales capturan el nitrógeno de la atmósfera y lo transforman en formas químicas que pueden ser utilizadas por las cianobacterias.

Las cianobacterias tiene la capacidad de fijar nitrógeno atmosférico.

¿Dónde habitan las cianobacterias?

Se pueden encontrar en casi todos los ambientes, por lo general pueden sobrevivir en cualquier lugar donde haya suficiente luz para realizar la fotosíntesis. También se pueden encontrar en lugares húmedos donde haya líquenes, helechos y hepáticas, ya que algunas viven en simbiosis con ellos.

Con moderación, las cianobacterias proporcionan equilibrio para un ecosistema de agua saludable.

Las cianobacterias pueden sobrevivir en el suelo o en la superficie de las rocas y tienen la capacidad de permanecer latentes en sequía y despertarse en periodos de lluvia para poder dividirse y crecer. Otras especies pueden vivir en ambientes marinos cálidos y poco profundos o flotar libremente en cuerpos de agua dulce ricos en nutrientes.

Cianobacterias en superficie húmeda.

Florecimiento de las cianobacterias y sus consecuencias

Aunque las cianobacterias son necesarias en muchos cuerpos de agua debido a que proporcionan oxígeno y son una fuente de alimento para otras especies marinas. A causa de razones tales como el cambio climático y lo contaminación, pueden proliferar en exceso.

Cuerpo de agua cubierto de una capa de cianobacterias.

Cuando hay suficiente sol, el agua está caliente, estancada o se mueve lentamente y hay suficientes nutrientes como fósforo y nitrógeno, se crea un ambiente idóneo para su florecimiento o rápida división celular, lo que puede ser perjudicial para otros organismos ya que, como forman una capa en la superficie del agua, conducen a un agotamiento de oxígeno, poca entrada de luz y presencia de toxinas dañinas, así como problemas de mal olor y sabor del agua.

Toxicidad de las cianobacterias

Existen muchos géneros que liberan toxinas dañinas para los organismos, los géneros más comunes son Microcystis, Anabaena y Aphanizomenon. Dichas toxinas pueden atacar las células, el hígado o el sistema nervioso de los seres vivos.

Géneros comunes de cianobacterias

  • Spirulina: es un tipo de cianobacteria, perteneciente al orden Chroococcales, era conocida como el género en base al cual se hacia el suplemento alimenticio spirulina, sin embargo, en la actualidad, la cianobacteria con la que se hace este tratamiento es Arthrospira.
  • Athospira: es una cianobacteria perteneciente al orden Oscillatoriales, su importancia económica es que es un alimento muy saludable y se utiliza como suplemeto.
Suplemento alimenticio a base de Athospira.
  • Anabaena: es una cianobacteria filamentosa perteneciente al orden Nostocales, algunos de ellos presentan heterocistos, con los que tienen la capacidad de fijar nitrógeno.
  • Nostoc: es un género de cianobacterias pertenecientes al género Nostocales, pueden ser micro o macroscópicas y son de forman esférica, también presentan heterocistos.

Niveles tróficos y cadenas alimenticias

Decir nivel trófico equivale a decir nivel alimentario, ya que trofo, en griego, significa alimento, y lo mismo ocurre cuando se habla de cadenas y pirámides tróficas o alimentarias. Si en un ecosistema se hace un seguimiento del camino por donde fluye la energía química almacenada durante la fotosíntesis por los organismos productores hasta que se disipa por completo, se observa que esta energía viaja por una serie de compartimentos. Por ejemplo, una hierba puede ser consumida por un saltamontes, éste puede ser devorado por un pájaro y el pájaro a su vez puede ser víctima de la voracidad de un ave rapaz.

Según la eficiencia de la digestión, una parte más o menos importante de la energía del alimento retorna al ambiente como energía no digerida que queda a disposición de otros organismos descomponedores y desintegradores, los cuales también aprovecharán la energía que todavía contienen los cuerpos muertos hasta reducirlos a pura materia orgánica.

Cada uno de los compartimentos o eslabones por los que fluyen la energía y los materiales nutritivos recibe el nombre de nivel trófico, y a la vía lineal por la que viajan pasando de un nivel trófico al siguiente se denomina cadena trófica o alimentaria. Todo organismo utiliza parte de la energía del alimento en procesos respiratorios, liberando de nuevo gas carbónico y agua al ambiente. La energía restante puede ser almacenada para utilizarla como fuente de energía para el propio organismo, para sus descendientes o para los predadores que se alimentan de él.

Se le llama nivel trófico a cada uno de los compartimiento o escalones por los que fluye la energía y los materiales nutritivos.

Las cadenas alimentarias en ocasiones suelen ser más cortas o con menos niveles tróficos que las acuáticas, esto se debe a que en la superficie terrestre existe una mayor cantidad y variedad de plantas que en el océano.  Pero el alimento básico del océano es el plancton, compuesto principalmente de algas microscópicas, protozoos y larvas y crustáceos microscópicos que flotan libremente en el agua.

El plancton, que varía en cantidad y composición de especies según las estaciones, es el alimento de innumerables y pequeños invertebrados (sobre todo crustáceos) y de las larvas de los moluscos, gusanos y erizos. La fracción fotosintética del plancton, las algas microscópicas y ciertas bacterias, constituyen el primer nivel trófico de todas las demás cadenas alimentarias oceánicas; los otros componentes del plancton formarían el segundo nivel y así hasta los peces (o el hombre), pasando por numerosos invertebrados acuáticos. Tanto los carroñeros (cangrejos, erizos de mar) como las bacterias desintegradoras hay que buscarlos en el fondo, adonde van a parar todos los detritos y cadáveres.

Redes tróficas

El nivel trófico de un organismo es su posición respecto a la entrada inicial de energía a través de los productores. Naturalmente, la mayoría de las plantas se encuentran en el primer nivel trófico; pero, fuera de este nivel, no es posible situar con rigidez a un gran número de especies. Por ejemplo, el oso pardo come vegetales, animales herbívoros e incluso carnívoros, y entre estos carnívoros se incluyen insectívoros y piscívoros, además de los carnívoros propiamente dichos.

En la práctica son muy pocos los ecosistemas naturales que se organizan en simples cadenas alimentarias, ya que la mayor parte de los animales se alimentan en diferentes niveles tróficos y de especies diferentes dentro de cada nivel trófico. Al mismo tiempo, hay especies que se desplazan de un nivel a otro estacionalmente, o en distintas fases de su ciclo vital, o de modo oportunista cuando el alimento está disponible. Así pues, las cadenas tróficas existentes en un ecosistema suelen encontrarse entrelazadas formando lo que se ha llamado red trófica o alimentaria.

Todas las cadenas alimentarias existentes en un ecosistema forman una red trófica.

Relaciones energéticas

En sus relaciones energéticas, todas las cadenas y redes tróficas están sujetas a uno de los principios básicos que rigen los flujos de energía, según el cual en cada paso de transferencia de energía parte de ésta se degrada de una forma química muy organizada a una forma altamente dispersa como es el calor, que ya no puede reciclarse ni transformarse en otro tipo de energía, sino que se irradia hacia el espacio y lo pierde el ecosistema. Por lo tanto, en cada nivel trófico tiene lugar una conversión en calor, lo que significa que menos energía se convierte en biomasa (masa biológica) en el nivel trófico siguiente. En la obtención de alimento de un animal herbívoro, una porción de su energía se gasta en encontrar más energía, siendo el gasto más significativo si el herbívoro es de sangre caliente y tiene que consumir energía para mantener una temperatura corporal constante. Un carnívoro puede verse obligado a consumir una gran cantidad de energía para capturar su presa, por lo que muchos carnívoros, como los leones o las serpientes, están adaptados a comer a intervalos relativamente espaciados.

Como resultado de todo esto, la disponibilidad neta de energía en un ecosistema se hace cada vez menor a medida que nos alejamos del nivel trófico de los productores, ya que la mayor parte de la energía asimilada por los organismos no se almacena en biomasa y, por consiguiente, está sólo parcialmente disponible para el nivel trófico siguiente. Debido a esta drástica reducción de la energía disponible en cada nivel trófico de los consumidores, un predador de otro predador se verá obligado a aumentar enormemente el área de caza para obtener la energía necesaria y mantener una población estable. De aquí que, en casi todos los ecosistemas naturales, la densidad de los grandes predadores sea muy baja.

Por último, para los ecólogos son muy interesantes las interrelaciones entre los diferentes tipos de consumidores y descomponedores, por su dependencia común de la única fuente de energía, los productores. Cada organismo consumidor influye en la energía disponible en niveles tróficos superiores y en los descomponedores, tanto por sus propias necesidades energéticas, como por su eficiencia en la utilización de energía. De modo que resulta muy arriesgado predecir el efecto que tendría sobre todo el ecosistema un cambio en la densidad de población en algunas especies. Y en este sentido el hombre ha obrado de forma irresponsable en muchas ocasiones, por ejemplo eliminando el predador de una especie cinegética o introduciendo un parásito de alguna plaga agrícola que forma parte de ecosistemas próximos.

Los descomponedores son aquellos organismos que obtienen su energía de seres vivos muertos. Son fundamentales en una cadenas o red alimenticia.

Pérdida de energía

Además de la pérdida de energía en forma de calor a través de los procesos respiratorios que tienen lugar de modo general en los seres vivos, en todo ecosistema existen una serie de vías por las cuales la energía va desperdiciándose desde un nivel trófico a otro. Ya la energía ingerida representa un porcentaje pequeño de la disponible, por ejemplo, no todas las partes de ciertos vegetales o animales son ingeridas por el consumidor (cuernas, pieles, aguijones, esqueletos); así como una parte de la energía ingerida no es asimilada (como la celulosa de los vegetales, que no es digerible para numerosos herbívoros y omnívoros) y vuelve al ambiente.

La energía asimilada se emplea para tratar o procesar la nueva energía ingerida, para mantener la respiración del organismo, para reparar tejidos, para formar nuevos tejidos y para producir descendencia. Por último, si se trata de analizar un determinado ecosistema, no se puede olvidar la posibilidad de que parte de la energía producida sea exportada a los límites exteriores, como ocurre en muchas lagunas litorales sometidas a la acción de las mareas.