ECOSISTEMAS

Al observar la naturaleza, logramos distinguir diferentes organismos en distintos entornos, por lo que conseguimos asociar a las especies a un lugar o región en específico, como los peces en el mar, los osos polares en medios polares del hemisferio norte, leones en territorio terrestre de África y Asia, de manera que concluimos que a un organismo concreto le corresponde un ambiente determinado.

ECOSISTEMAS

Los ecosistemas se definen como el conjunto formado por los seres vivos, componentes bióticos o la biocenosis, como las plantas, los hongos, las bacterias, los protozoarios, los animales y las algas, que habitan en una lugar concreto; y por los componentes no vivos o abióticos, también conocidos como biotopo, que es el medio físico como el suelo, el aire y el agua, junto a las condiciones ambientales como la temperatura, la humedad, las precipitaciones, los vientos, el pH, los sedimentos, la latitud y la altitud, entre otros, en donde se desarrollan, adaptan y sobreviven los seres vivos. Un ecosistema puede ser un lago, una isla, un jardín, un acuario, un río y una ciudad, entre otros (Fig. 1).

Figura 1. Tipos de biomas según la altitud y latitud.

La ecología es la rama de la biología que se encarga de estudiar a los ecosistemas, es decir, las relaciones entre los organismos vivos y sus condiciones, así como su interacción con el medio que los rodea. La ecología se ha desarrollado a lo largo del siglo XX y en la actualidad, dado al incremento de las alteraciones en los ecosistemas productos de las actividades humanas a partir de la revolución industrial. Esto ha afectado en gran manera al equilibrio de la Tierra, convirtiendo a la ecología en la rama de la biología de mayor difusión, centrándose en la conservación y protección de ecosistemas, a través de la reducción, el reciclaje y la reutilización de los diferentes productos que adquirimos y usamos cotidianamente.

COMPONENTES BIÓTICOS

Los seres vivos constituyen los componentes bióticos de un ecosistema, se diferencian entre sí por sus características propias como especies y por la función que cumplen dentro del equilibrio de los ecosistemas. Existen seres unicelulares, es decir, que están formados por una sola célula como bacterias, protozoarios, microalgas y algunos hongos como la levadura, en donde su estudio es solo posible a través de un microscopio. Muchos de los organismos unicelulares se encuentran formando colonias y algunos poseen estructuras que les permiten desplazarse, como flagelos, cilios y pseudópodos (Fig. 2).

Colonias

Movimiento ameboide

Bacteria con flagelos

Figura 2.

Por otra parte, se tiene a los organismos formados por muchas células, los llamados pluricelulares, como las plantas, los hongos, los animales, los cuales podemos estudiar a simple vista y exhiben características y procesos vitales mucho más complejos que los organismos unicelulares, por ser más evolucionados. Presentan estructuralmente filamentos en el caso de los hongos; tejidos en plantas y animales; otros forman aparatos, como el respiratorio, digestivo, reproductor, y sistemas como el sistema nervioso, linfático, muscular, entre otros (Fig. 3).

Hongo

Aparatos y sistemas

Aparatos y sistemas

Figura 3.

Tanto los organismos unicelulares como los pluricelulares cumplen funciones dentro de los ecosistemas que aseguran el mantenimiento y equilibrio de los mismos, conociéndose organismos autótrofos y heterótrofos:

• Organismos autótrofos: dentro de este grupo se encuentran las plantas, las algas, las microalgas o el fitoplacton y las bacterias fotosintéticas (cianobacterias) y quimiosintéticas. Estos seres utilizan la energía solar, el dióxido de carbono del aire, el agua y las sales inorgánicas para producir compuestos orgánicos o azúcares, a través de la fotosíntesis, que le sirven de alimento tanto para ellos mismos como para los demás organismos que forman parte del ecosistema, así como también liberan al ambiente oxígeno molecular necesario para la respiración de los heterótrofos, tanto en el aire como en el medio acuático; es por ello que son conocidos como organismos productores.

  En el caso de las plantas, estas absorben los nutrientes del suelo, el agua y los elementos químicos en pequeñas cantidades, como el nitrógeno, el fósforo, el potasio y el azufre por medio de sus raíces; mientras que el dióxido de carbono y el oxígeno lo incorporan a través de los estomas, para realizar el intercambio de gases y el proceso fotosintético convirtiendo moléculas inorgánicas en moléculas orgánicas que le permiten desarrollarse, crecer y reproducirse.

  Las algas, el fitoplacton, las cianobacterias y las bacterias quimiosintéticas forman parte de los seres autótrofos de las comunidades biológicas de la superficie y del fondo de mares y océanos, así como en los lugares donde hay gran humedad, produciendo la energía necesaria para los demás seres vivos. A partir de los organismos autótrofos, los organismos heterótrofos incorporan el carbono en su alimentación y se establece un flujo de energía dentro de los ecosistemas.

  Los organismos autótrofos participan en los diferentes ciclos de la materia o ciclos biogeoquímicos, mediante la absorción y fijación de diferentes compuestos inorgánicos del suelo y del aire.

• Organismos heterótrofos: comprenden a los organismos que no pueden elaborar sus propios nutrientes y necesitan tomarlo de los compuestos orgánicos sintetizados por los autótrofos, a través de su consumo directo o del consumo de otros seres que se han alimentado de ellos. Mediante la respiración celular estos organismos utilizan la energía almacenada de los productores. Los heterótrofos se clasifican en: consumidores primarios, consumidores secundarios y descomponedores.

  Los consumidores primarios, son los animales herbívoros que se alimentan directamente de las plantas o de sus partes, como las hojas, los frutos, las flores y las semillas, y es por ello que poseen adaptaciones en su sistema digestivo, en la dentadura, el pico o la trompa. Entre ellos, se tienen a los rumiantes como la vaca, el caballo, la oveja o la cabra; los roedores como el conejo, la rata, la ardilla y los castores; las aves como el tucán o loros; y muchos insectos como abejas y mariposas, que se alimentan del néctar de las flores (Fig. 4).

  

  Vaca

  

  Ardilla

  

  Tucán

  

  Mariposa

  Figura 4.

  Los consumidores secundarios son los animales carnívoros puesto que se alimentan del consumo de animales herbívoros o de otros consumidores. Estos animales, al igual que los consumidores primarios, poseen adaptaciones según su dieta, como la presencia de estructuras para una caza óptima; fuertes mandíbulas, picos, garras, veneno o colmillos afilados. Entre los ejemplos de animales carnívoros se encuentran los osos, leones, águilas, serpientes, arañas, tiburones u orcas(Fig. 5).

  

  Oso

  

  Leona

  

  Araña

  

  Tiburon

  Figura 5.

  Los descomponedores son seres saprófitos, entre ellos los hongos, las bacterias, los protozoarios y algunos animales, que se alimentan de detritos, restos de vegetales y animales muertos, de excretas de animales y restos metabólicos de otros organismos. Al realizar el proceso de descomposición se libera dióxido de carbono al ambiente y muchos minerales al suelo, lo que enriquece al mismo para luego ser utilizado por las plantas en su nutrición y continuar el flujo de energía y recirculación de materia en los ecosistemas, es decir, los descomponedores permiten que la materia orgánica no se acumule en la superficie terrestre y pueda ser utilizada nuevamente por otros organismos. Entre los ejemplos de descomponedores se encuentran el moho, el champiñón, las lombrices, el buitre y la hiena, entre otros (Fig. 6).

  

  Rodajas de pan

  

  Lombriz

  

  Hiena

  Figura 5.

Dentro de los ecosistemas se habla de poblaciones y comunidades ecológicas, ya que los seres vivos se agrupan en poblaciones, es decir, seres de la misma especie que habitan en una misma zona geográfica; y a su vez las distintas poblaciones de organismos que se relacionan entre sí, forman a las comunidades. Como parte del mantenimiento de los ecosistemas, los organismos nacen, se desarrollan, responden a diferentes señales del ambiente logrando adaptarse a las diferentes condiciones que establecen los factores bióticos, como la competencia entre especies, la depredación o el parasitismo; y a los factores abióticos como fluctuaciones en la temperatura, en las precipitaciones o el fotoperiodo.

COMPONENTES ABIÓTICOS

Los componentes abióticos hacen referencia a los componentes sin vida de los ecosistemas, como el suelo, la temperatura, el pH, el agua, el calor, la luz, los vientos y la humedad, entre otros. En los ecosistemas se observa una estrecha relación de los factores bióticos y abióticos, es decir, una influencia de un factor sobre otro, esto hace referencia, por ejemplo al hecho de que los organismos muertos llenan de nutrientes a los suelos formando abono que será utilizado para el desarrollo y nutrición de las plantas, y el oxígeno proveniente de los productores forma parte importante de la atmósfera. Dentro de los factores abióticos se tienen:

• La temperatura: esta varía en función de la superficie de la Tierra, siendo uno de los factores más importantes dentro de los ecosistemas. Fluctuaciones en este factor pueden causar la muerte de seres vivos, ya sea por congelación en regiones con temperaturas muy bajas, por debajo de 0 °C, o temperaturas muy altas hasta 50 °C. Debido a estos cambios los organismos han evolucionado y desarrollado diferentes mecanismos que les permiten adaptarse a esas temperaturas, como por ejemplo la homeostasis en humanos, la transpiración en plantas o la hibernación en osos.

  En la naturaleza, los organismos suelen clasificarse según el mecanismo por el cual regulan su temperatura, encontrándose seres homeotermos o endodermos, los cuales poseen la habilidad de mantener su temperatura corporal por procesos metabólicos, así como por estructuras morfológicas que les sirven de aislantes térmicos, como los distintos tipos de pelaje. El otro tipo, son los seres ectotermos o heterotermos, los cuales, a diferencia de los homeotermos, no pueden regular su temperatura sino que realizan diferentes procesos pues en ellos la temperatura depende de las condiciones ambientales, es decir, que adoptan la temperatura del medio que los rodea. Entre los mecanismos adaptativos de estos seres está el letargo invernal en reptiles, o la exposición a largas horas en superficies que han recibido calor de la energía solar.

  La temperatura también condiciona al clima, en función a la latitud o altitud, por lo que participa en las precipitaciones, corrientes de aire y agua, entre otros; además, crea una convergencia de especies en regiones con altas latitudes y altitudes, así como en regiones con baja altitud y latitud (Fig. 7).

Figura 7. Tipos de biomas según la altitud y latitud.

• La luz: de este factor dependen todos los organismos fotosintéticos, los ritmos circadianos de los seres vivos, todas las actividades que se desarrollan en alternancia del día y la noche, la visión, las épocas reproductivas y de floración y las estaciones, entre otros. Muchos animales han desarrollado mecanismos como la bioluminiscencia o capacidad de emitir luz por reacciones bioquímicas en lugares sin luz; así como mecanismos de orientación como la ecolocación en murciélagos.
• El agua: siendo la sustancia más importante en la Tierra, conocida también como el solvente universal, el agua forma parte de la constitución de todos los seres vivos, por lo que participa en todas los procesos vitales, desde la absorción de nutrientes en plantas y reacciones metabólicas en todos los seres, hasta formando parte del medio y sustrato de los organismo adaptados a la vida acuática. En agua puede encontrase en la naturaleza en tres tipos de estado, el líquido, formando la hidrósfera por encima de los 0 °C; el sólido, formando el hielo en las zonas polares y de glaciares y diferentes cuerpos sólidos, por debajo de los 0 °C; y el gaseoso, por debajo de los 100 °C, formando parte de la humedad del ambiente.
• El aire: este factor hace referencia a la composición de gases de la atmósfera, por lo que varía según la altitud de la región, compuesta por gases de nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, vapor de agua, polvo, entre otros. El aire es un factor muy importante dado que de él dependerá la distribución del agua en forma de nubes en el planeta, a través de los vientos; de especies vegetales y fúngicas, por la dispersión de esporas, semillas y gránulos de polen; de aves e insectos en cada migración, entre otros ejemplos.
• El oxígeno y el dióxido de carbono del aire son fundamentales para los procesos metabólicos tanto de síntesis de compuestos orgánicos por los productores, como para su degradación por oxidación en heterótrofos.
• El suelo: sustrato de todos los organismos aéreos y terrestres, constituido por materia en diferentes estados, inorgánica de la roca madre y orgánica de los restos de vegetales y animales muertos, formando el humus, sustancia nutritiva que le otorga el poder fertilizante a los suelos. A su vez, dentro de los suelos, el agua y el aire hacen posible la disolución de minerales y la existencia de diferentes organismos que forman la microfauna del suelo, como por ejemplo, las bacterias fijadoras de nitrógeno.

En los ecosistemas los factores bióticos y abióticos se condicionan entre sí, generando diferentes tipos de interacciones, como por ejemplo, las precipitaciones sobre las especies vegetales que habiten en una zona, en donde a su vez a través de la fijación de dióxido de carbono y producción de oxígeno, las plantan influirán en la humedad del aire y por tanto en las precipitaciones. Otro ejemplo son las diferentes adaptaciones que han tenido lugar en el proceso evolutivo de las especies para establecerse en un hábitat, desde las interacciones con seres de su misma especie, con seres de especies diferentes o en relación a las variaciones climáticas en el planeta.

Referencias bibliográficas:

Rodríguez, J; Rada, J; Árias, H; Peña, L; Árias, H; Thiele, G. (2012). Biología 1. EDICIÓN PARA EL DOCENTE. Editorial Santillana. Pág: 98-104.