Ecosistema

ECOSISTEMA

Un ecosistema, o sistema ecológico, es una unidad organizada en el espacio y el tiempo, formada por componentes bióticos y abióticos interrelacionados, a través de los cuales fluye la energía y circula la materia. Cuando se estudian los ciclos de las moléculas de circulación global, como CO2, el O2 o el agua, toda la Tierra puede concebirse como un ecosistema único, la ecósfera. Los científicos establecen los límites de los ecosistemas, tarea nada trivial si se entiende que se trata de sistemas abiertos que intercambian materia y energía con su entorno y están sujetos en forma permanente a cambios. En algunos casos, los límites están naturalmente asociados con cambios bruscos en la fisonomía de la vegetación o del paisaje, pero en otras ocasiones los límites son relativamente arbitrarios.

CAPITULO 1: LOS COMPLEJOS SISTEMAS ECOLOGICOS

Una laguna, una isla en el medio del mar o de un rio o de un bosque son ejemplos de ecosistemas. No obstante, un acuario o un terrario provisto adecuadamente también constituyen modelos de ecosistemas que pueden utilizarse para el estudio de ciertos problemas ecológicos como, por ejemplo, la circulación de algún mineral o el crecimiento de una especie determinada de algas bajo ciertas condiciones. En términos generales, los ecosistemas se pueden estudiar desde dos enfoques complementarios. Uno de ellos se centra en los procesos ecológicos, es decir, en las relaciones interpoblacionales y en los cambios cuantitativos que afectan a los individuos, las poblaciones y las comunidades que los integran, tanto de animales y plantas como de microorganismos. El otro enfoque presume que estas interacciones existen y que tienen dos consecuencias fundamentales que pueden ser comprendidas y analizadas:

• El flujo unidireccional de energía a través de organismos autótrofos (habitualmente fotosintéticos) hacia organismos heterótrofos que se alimentan de autótrofos o de otros heterótrofos.

• El proceso de reciclado de materiales que se mueven desde el medio abiótico, pasan a través de los cuerpos de los organismos vivos y regresan al medio abiótico. Este reciclado depende fuertemente de los descomponedores, organismos que degrada la materia orgánica y generan compuestos inorgánicos.

CAPITULO 2: LA ENERGIA Y SU FLUJO EN LOS ECOSISTEMAS

El modelo del flujo de energía en los ecosistemas de desarrollo en el intento de responder preguntas muy simples que surgían de las observaciones de los primeros naturalistas: ¿por qué los animales depredadores son en general pocos y grandes mientras que los herbívoros, en particular los más pequeños, suelen ser muy abundantes? Más aún, ¿por qué son tan abundantes las plantas, incluso los árboles? Estos fenómenos fueron descritos en 1972 por el ecólogo inglés Charles Elton (1900-1991), a través de las pirámides de números. Estas pirámides se construyen representando la cantidad de individuos por unidad de área en cada nivel. Los conjuntos de organismos que comen y son comidos (consumidores, depredadores, herbívoros y descomponedores y plantas) ocupan cada uno un piso de la pirámide, las plantas siempre en la base, los herbívoros sobre éstas y los carnívoros en el tope.

Una primera aproximación a la comprensión de este tipo de interrogantes se produjo varios años después, de la mano de la segunda ley de la termodinámica, esta ley considera-en términos físicos- que en un sistema en el que ocurren procesos de transformación de la energía, una parte de la energía útil se disipa, de modo que solo una fracción de la energía disponible puede ser usada al mismo tiempo que se produce un incremento de la entropía dentro del sistema. En los ecosistemas las plantas, las plantas aprovechan la energía lumínica que proporciona el sol y, mediante el proceso de fotosíntesis, la transforman en energía química, que queda almacenada en los carbohidratos sintetizados durante ese proceso. La energía necesaria para que los herbívoros de un ecosistema de desarrollen no puede ser mayor que la fijada por las plantas a través de la fotosíntesis, al mismos tiempo, los herbívoros solo pueden disponer de esa anergia si transforman los carbohidratos animales. Esta nueva transformación, tal como predice la segunda ley de la termodinámica, no tiene una eficiencia del ciento por ciento, ya que parte de la energía útil se disipa, e modo que los animales disponen de una cantidad menor de energía que las plantas. Esto explica porque los animales usualmente son menos abundantes que las plantas, como describió Elton en sus pirámides de números.

2.1 la energía solar y la atmosfera

La vida en la Tierra depende de la energía del sol. Sin embargo, en su paso por la atmosfera, la energía solar se disipa debido a diferentes procesos físicos, de modo que solo una fracción alcanza la superficie terrestre y queda a disposición de los organismos vivos.

La atmosfera puede dividirse en cuatro capas concéntricas que se distinguen por cambios en los patrones de temperatura. La capa más cercana a la Tierra de llama tropósfera. Alrededor del 75% de todas las moléculas de la atmosfera están contenidas en esta capa, que es esencial para el desarrollo de la vida en la Tierra. Casi todos los fenómenos incluidos bajo el término general de “condiciones atmosféricas y climáticas” ocurren dentro de la troposfera. Por encima de la troposfera se encuentran la estratosfera, la mesosfera y la termosfera o ionosfera.

Debido a las características de las diferentes capas de la atmosfera, la proporción de la radiación solar que llega a cada punto de la superficie terrestre a lo largo de un ciclo anual es muy variable en comparación con la insolación que recibe la capa más externa de la atmosfera. En promedio, del 100% de la energía solar que penetra en la atmosfera, alrededor del 50% no llega a la superficie terrestre. Por una parte, cerca del 30% se refleja hacia el espacio por la presencia de las nubes y el polvo de la troposfera. Esto hace que la Tierra, observada desde el espacio exterior, se vea como un planeta brillante, otro 20& de la energía no alcanza la superficie terrestre porque es absorbido: el 17% es capturado en las capas inferiores, principalmente por el vapor de agua, el polvo y las gotitas de agua que se encuentran suspendidas y el 3% restante-constituido por rayos X y rayos gamma, como también por rayos cósmicos- se absorbe en la ionosfera y provoca la ionización de átomos de oxigeno y nitrógeno. En la capa de ozono en cambio, se produce la absorción de las radiaciones ultravioletas. Todas estas radiaciones dañan a las moléculas orgánicas y si alcanzaran la superficie terrestre en grandes cantidades (como lo hicieron en un pasado remoto, antes de que la fotosíntesis produjera la capa protectora de oxigeno-ozono), serian letales para la mayoría de las formas de vida terrestre.

De la radiación que alcanza la superficie terrestre, una parte es reflejada y otra parte es absorbida. La proporción entre ambas magnitudes se representa mediante un estimador denominado albedo. El albedo es la cantidad, expresada en porcentaje, de la radiación reflejad en relación con la radiación incidente sobre cualquier superficie. Las superficies claras reflejan mayor cantidad de radiación, por lo cual tienen valores de albedo superiores a las oscuras, del mismo modo que las brillantes tienen mayores valores de albedo que las mates. El albedo medio de la Tierra es del 30-32% de la radiación solar que alcanza su superficie. Por su parte, la energía absorbida por la Tierra posteriormente es irradiada desde la superficie como ondas de longitud más larga (infrarroja), o sea, como calor.

La energía que llega a los océanos calienta su superficie y produce la evaporación de una gran masa de agua, anualmente de evapora el equivalente de una capa líquida de 1 metro de espesor y cuya superficie es la de la suma de las superficies de todos los cuerpos de agua de la Tierra. El vapor de agua se incorpora al ciclo del agua.

El vapor de agua junto a las moléculas de CO2, también ciertos compuestos nitrogenados, absorbe en forma directa la radiación infrarroja que llega a la Tierra. Como consecuencia de ello, el calor queda retenido en la atmosfera y la superficie terrestre se calienta.

La pérdida y ganancia de calor se encuentran en un delicado equilibrio, un incremento en la reflexión de la luz desde la Tierra, un espesamiento de su cubierta de nubes, un aumento o disminución del contenido de CO2 o una disminución en el grosor de la capa de ozono pueden producir cambios en todo el sistema. La naturaleza y el resultado de estos cambios, en particular los aumentos en la concentración del CO2 atmosférico y el adelgazamiento de la capa de ozono, son temas actuales de intensa investigación y preocupación.

2.2 la fijación de la anergia y los niveles tróficos

De la energía solar que alcanza la superficie de la Tierra, una fracción muy pequeña -alrededor del 0,1%- es aprovechada por los sistemas vivos. Incluso cuando la luz incide en una zona con vegetación abundante, como una selva, un maizal o un pantano, solo entre el 1% y el 3% de luz interviene en la fotosíntesis. Aun así una fracción tan pequeña como ésta resulta en la producción -a partir de CO2, agua y unos pocos minerales- de varios miles de gramos (en peso seco) de materia orgánica por año en un solo metro cuadrado de campo o de bosque, lo cual representa un total de más de cien mil millones de toneladas métricas de materia orgánica por año en todo el mundo. El ecólogo Eugene P. Odum, uno de los

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