1. La biosfera, la ecosfera y los ecosistemas

Transcripción

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2 1. La biosfera, la ecosfera y los ecosistemas Si empezáramos a hacer una lista con todos los seres vivos de la Tierra, seguramente no olvidariamos los tigres, los leones ni los elefantes, tampoco algunos vegetales vistosos, como los abetos, los rosales, etc. El conjunto de todos los seres vivos que habitan la Tierra se conoce como biosfera. No sabemos cuántos seres vivos diferentes, es decir, cuántas especies, forman la biosfera, aunque actualmente se conocen y se han clasificado más de dos millones. Tampoco sabemos cuál es la masa total de la biosfera, pero se estima que más de la mitad de esa masa de materia viva está formada por microorganismos, como las bacterias o los protozoos. Los seres vivos que constituimos la biosfera, tanto los unicelulares como los pluricelulares, dependemos unos de los otros. Los herbívoros necesitan comer plantas o algas. Los carnívoros necesitan comer otros animales. Los parásitos precisan un huésped del que alimentarse o en el que realizar su ciclo vital. Los organismos que descomponen la materia muerta requieren restos de otros seres vivos. Los organismos fotosintéticos necesitan las sustancias nutritivas producidas por los descomponedores. Un ecosistema es el conjunto de seres vivos que habitan en un determinado lugar, las relaciones que se establecen entre ellos y el lugar físico donde viven, así como las características del lugar y las relaciones entre el medio y los organismos. Las migraciones de animales establecen relaciones entre ecosistemas alejados. En la Tierra hay muchos ecosistemas diferentes: algunos son acuáticos, como un río, una charca o el fondo arenoso del mar; otros son terrestres, como los desiertos, las selvas o las praderas, etc. El conjunto de ecosistemas que existen en una amplia zona caracterizada por unas determinas condiciones se denomina bioma. En realidad, todos los ecosistemas de la Tierra están conectados entre sí, por lo que el conjunto de todos ellos recibe el nombre de ecosfera. La ecosfera es el conjunto de todos los ecosistemas de nuestro planeta. La biosfera constituye la parte viva de la ecosfera. 6.2

3 2. Los componentes del ecosistema En cualquier ecosistema, tanto terrestre como acuático, podemos identificar dos componentes: la biocenosis y el biotopo. Organismos Poblaciones Comunidad BIOCENOSIS 2.1. Biocenosis Está formada por todos los seres vivos del ecosistema. Al conjunto de individuos de la misma especie que habitan en la misma área se le denomina población. El conjunto de poblaciones que viven en la misma área constituye una comunidad o biocenosis. Para describir e identificar la biocenosis necesitamos conocer: La lista de seres vivos del ecosistema. Las relaciones de todo tipo que se establecen entre ellos. Los factores que surgen por la presencia de seres vivos en un ecosistema se denominan factores bióticos Biotopo Es la parte inorgánica del ecosistema. Está formado por las rocas, el aire, el agua, las sales disueltas, la arena, etc. Para describirlo necesitamos: Determinar el tipo de ecosistema: una charca, un parque, un cultivo de cereales, una zona del fondo marino, etc. Identificar los parámetros físicos y químicos que lo caracterizan, tales como el tipo de suelo, la cantidad de luz, las temperaturas, etc. Las variables físico-químicas del medio, que influyen en la vida de los organismos, se conocen como factores abióticos. La ciencia que estudia la composición y el funcionamiento de los ecosistemas es la ecología, que es una rama de la biología. BIOCENOSIS: Conjunto de seres vivos del ecosistema y las relaciones que se establecen entre ellos o FACTORES BIÓTICOS BIOTOPO: Parte inorgánica del ecosistema formada por el medio físico y los variables físico-químicas o FACTORES ABIÓTICOS ECOSISTEMA: BIOCENOSIS + BIOTOPO + RELACIONES 6. 3

4 3. Alimentándose en el ecosistema Para realizar las funciones vitales, todos los seres vivos necesitan energía, que obtienen de los nutrientes contenidos en los alimentos. Consumidor terciario Consumidor terciario Consumidor secundario Consumidor primario Productor En una cadena trófica se representan algunos seres vivos, de forma que cada eslabón es el alimento del siguiente. Si se representan varias cadenas interrelacionadas, se consigue una red trófica. Los seres vivos de un ecosistema se pueden clasificar según la forma en que obtienen estos alimentos. Productores: fabrican su propia materia orgánica a partir de dióxido de carbono, agua y sales minerales. Para ello, realizan la fotosíntesis utilizando la energía del Sol. Las plantas, las algas y algunas bacterias son los productores en los ecosistemas. Consumidores: se alimentan de otros seres vivos. Hay tres tipos: - Primarios, como las ovejas, los saltamontes y muchos otros animales. Son herbívoros, es decir, se alimentan de vegetales. - Secundarios, como los lobos, los ratones y muchos otros. Son carnívoros y se alimentan de los herbívoros. Algunos son omnívoros, es decir, también incluyen vegetales en su dieta. - Terciarios, como los tiburones, las serpientes o el águila culebrera. Se alimentan de herbívoros y de otros carnívoros. Descomponedores: se nutren descomponiendo la materia orgánica y produciendo como resultado sustancias inorgánicas, que son las que utilizan los productores en la fotosíntesis Relaciones tróficas Se llaman relaciones tróficas a las que se establecen entre los seres vivos que se alimentan unos de otros. Los ratones tienen una relación trófica con las plantas de cereales y con las encinas, de cuyas semillas se alimentan, y también tienen una relación trófica con los zorros y las lechuzas, que se alimentan de ratones. Las relaciones tróficas que existen entre varios seres vivos se pueden representar en forma de cadenas o redes tróficas. RED TRÓFICA 6.4

5 4. El papel de los productores y los descomponedores Los animales herbívoros son consumidores primarios y los carnívoros son consumidores secundarios y terciarios. Los consumidores ingerimos materia orgánica de otros seres vivos, y producimos con ella nuestra propia materia. Por ejemplo, cuando comemos un filete, estamos ingiriendo proteínas, y con ellas fabricamos las proteínas de nuestros tejidos. Por eso decimos que los consumidores tenemos nutrición heterótrofa; es decir, nos alimentamos de otros seres vivos. Los productores fabrican materia orgánica que pasa de unos seres vivos a otros Productores Los productores no ingieren materia orgánica. Tienen nutrición autótrofa, lo que significa que fabrican su propia materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas, como el dióxido de carbono, las sales minerales y el agua. El proceso de elaboración de materia orgánica necesita una gran cantidad de energía. La mayoría de los autótrofos utilizan la energía luminosa por medio de la fotosíntesis. Mediante la fotosíntesis los productores fabrican la materia orgánica que luego es utilizada por los consumidores. Una vez que ha sido producida, la materia orgánica pasa de unos seres vivos a otros. Y finalmente acaba formando los restos orgánicos: excrementos, mudas de piel, plumas, ramas secas, hojarasca, etc Descomponedores Sobre los restos de seres vivos y sus excrementos actúan los descomponedores que se nutren de ellos y, con su actividad, transforman de nuevo las biomoléculas orgánicas en dióxido de carbono, agua y sales minerales que quedan en el suelo o disueltos en el agua, donde pueden ser utilizados de nuevo por los productores autótrofos fotosintéticos. Los descomponedores convierten los restos orgánicos en materia inorgánica. Los descomponedores transforman la materia orgánica en inorgánica, que puede ser utilizada de nuevo por los productores. 6. 5

6 5. El tránsito de materia y energía La materia y la energía se transmiten en los ecosistemas a través de las relaciones alimentarias que se establecen entre los organismos. En todos los ecosistemas ocurren simultáneamente dos procesos: un flujo de energía, abierto, y un ciclo de materia, cerrado Flujo de energía El flujo de energía a través del ecosistema se inicia con la fotosíntesis. La energía entra en el ecosistema como energía luminosa, procedente del Sol, y los organismos fotosintéticos la transforman en energía química, que se almacena en la materia orgánica de los productores, forma en la que pasa de unos niveles tróficos a otros. Al pasar por los diferentes niveles tróficos, la energía sigue un flujo unidireccional. En cada transferencia energética, de un nivel trófico a otro, solo se aprovecha una parte de la energía para el mantenimiento y de las funciones vitales, mientras que otra parte se pierde con la respiración en forma de calor. Este calor es cedido al medio y no se reutiliza. En los ecosistemas acuáticos, en cada paso se pierde el 90 % de la energía que se recibe, quedando solo un 10 % disponible para el nivel siguiente. En los terrestres, el porcentaje que llega a cada nivel es aún menor Ciclo de la materia Al contrario que ocurre con la energía, la materia se recicla y no se pierde, por lo que circula por el ecosistema de forma cíclica. Los organismos productores consumen materia inorgánica y la transforman en materia orgánica, que va pasando por los diferentes niveles de consumidores. Cuando los productores y los consumidores mueren, sus restos son transformados en materia inorgánica por los organismos descomponedores. Como resultado del trabajo de los descomponedores las sustancias inorgánicas se liberan al medio (suelo o agua), desde donde pasan de nuevo a los productores. 6.6

7 6. Las relaciones bióticas En la naturaleza, los seres vivos no están aislados, sino que se relacionan unos con otros. Estas relaciones pueden ser intraespecíficas, si se producen entre individuos de la misma especie, o interespecíficas, cuando se establecen entre organismos de distinta especie Relaciones intraespecíficas Asociaciones gregarias: Grupos de individuos, no necesariamente emparentados, que viven juntos durante un periodo más o menos largo, y obtienen con ello algún beneficio (defensa. búsqueda de alimento, migraciones, etc.). Por ejemplo. una bandada de aves migrando. Asociaciones coloniales: Conjuntos de individuos que se mantienen unidos y que provienen de un mismo progenitor. Por ejemplo. los corales. Asociaciones sociales: Conjuntos de individuos jerarquizados entre sí y con distribución de trabajo. Los individuos suelen presentar diferencias anatómicas y fisiológicas. Por ejemplo. un panal de abejas. Asociaciones familiares: Grupos de individuos emparentados entre sí cuyo fin es la procreación y protección de las crías. Por ejemplo. una familia de lémures Relaciones interespecíficas Mutualismo: Dos o más individuos de distinta especie se asocian resultando ambos beneficiados. Por ejemplo, las garcillas se alimentan de los parásitos de los bueyes. Si la relación de dependencia es muy fuerte y los organismos no pueden vivir por separado, se habla de simbiosis. Comensalismo: Un individuo (comensal) se alimenta de los restos de comida o productos liberados por otro organismo, al que le resulta indiferente. Por ejemplo, los escarabajos que se alimentan de excrementos de mamiferos. Inquilinismo: Un individuo (inquilino) se refugia en el cuerpo (o en algún resto) de otro ser vivo sin perjudicarlo. Por ejemplo. el cangrejo ermitaño que vive en las conchas vacías de caracoles. Parasitimo: Un individuo (parásito) vive a costa de otro (hospedador) al que perjudica, pero sin causarle la muerte. Por ejemplo, la cochinilla y la chumbera. Depredación: Un individuo (depredador) mata y consume total o parcialmente a otro (presa) para alimentarse de él. Por ejemplo, el leopardo y la gacela. 6. 7

8 7. El hábitat y el nicho ecológico En los ecosistemas, los seres vivos ocupan un hábitat y un nicho ecológico, dos conceptos íntimamente relacionados aunque distintos. En una misma zona de la sabana podemos encontrar jirafas, que se alimentan de las hojas de las ramas altas, y cebras, que lo hacen de las hojas a ras de suelo. Las dos especies comparten el mismo hábitat, sin embargo no compiten entre sí por tener diferentes nichos ecológicos. Hábitat. Es el lugar físico de un ecosistema donde viven los individuos de una especie. El hábitat de un ser vivo reúne las condiciones naturales necesarias que le permiten vivir en él. Nicho ecológico. Es el papel que desempeña una especie en el ecosistema. El nicho ecológico de una especie viene definido por muchos aspectos, como su comportamiento, el tipo de alimento que consume, los lugares donde encuentra ese alimento, los depredadores que se alimentan de él, el modo en que la especie utiliza los recursos disponibles o cómo afecta a otras especies del ecosistema, etc. En los cactus, las hojas en forma de espinas evitan la pérdida de agua. Esta adaptación no tendría sentido en una zona con un clima húmedo. Algunos organismos tienen diferentes nichos en distintas fases de su ciclo vital. Un renacuajo es herbívoro, mientras que la rana adulta se alimenta de insectos. Dos especies pueden compartir el mismo hábitat, pero normalmente no suelen ocupar de forma simultánea y permanente un mismo nicho ecológico. Si ambas comen el mismo alimento, requieren la misma temperatura, humedad, etc., se establece una competencia, y una de las dos especies excluirá a la otra. Por ejemplo, si en un ecosistema en el que habitan conejos introducimos una población de liebres, ambas especies entrarán en competencia por el alimento y una de ellas puede llegar a desaparecer. En ocasiones, las características ambientales pueden variar dentro de ciertos límites y, como respuesta a esta variación, los organismos pueden cambiar su nicho ecológico, adaptándose a las nuevas características. El nicho ecológico de un organismo es el resultado de la adaptación al ambiente en el que vive. El búfalo africano, el canguro y la vaca comparten nicho ecológico, por lo que se encuentran en hábitats distintos. 6.8

9 8. Tipos de ecosistemas Tanto en el medio terrestre como en el acuático encontramos diferentes ecosistemas, que se caracterizan por sus biotopos y sus biocenosis. Los ecosistemas terrestres son aquellos en los que los seres vivos pueden vivir sobre el suelo firme, rodeados de aire. Aunque menos extensos que los acuáticos, tienen una gran importancia, ya que en ellos los seres vivos se han diversificado mucho. Ello se debe a la heterogeneidad de sus factores abióticos, que varían mucho de un lugar a otro. Según el grado de intervención humana podemos encontrar ecosistemas naturales, el ser humano no ha intervenido en su formación (como bosques, lagos, desiertos...) y ecosistemas humanizados, el ser humano interviene activamente en su formación (como presas, parques, jardines, cultivos ) 8.1. Factores abióticos en medios terrestres La distribución de los organismos en los ecosistemas terrestres depende, principalmente, de ciertos factores abióticos, relacionados con el clima: Temperatura. En un mismo lugar puede presentar grandes variaciones diarias y estacionales. La temperatura desciende a medida que aumenta la altitud. Así mismo, varía con la latitud, aumentando desde los polos hacia el ecuador. La temperatura se ve también afectada por la proximidad del mar, de manera que las regiones costeras suelen tener temperaturas más moderadas. Luz. Tiene una gran influencia sobre las plantas, pues gracias a ella pueden llevar a cabo la fotosíntesis. En los animales influye en sus funciones vitales y su comportamiento. Humedad. Esla cantidad de agua presente en el aire. Es fundamental en los organismos terrestres para realizar sus funciones vitales. Según las condiciones climáticas, se diferencian tres grandes zonas en cada hemisferio: la zona fría, desde los polos hasta los círculos polares; la zona templada, entre los círculos polares y los trópicos, y la zona cálida, entre el trópico de Cáncer y el de Capricornio. 6. 9

10 9. Principales biomas terrestres Un bioma, también es una gran área geográfica donde se comparte fauna, flora y condiciones climatológicas. El clima determina en gran parte, el tipo de bioma que existe en cada región. Cada bioma es un conjunto de ecosistemas en donde todos los seres vivos que ahí habitan están estrechamente relacionados entre sí y con su entorno. Según las zonas climáticas donde se encuentren, los biomas más representativos son los siguientes: 9.1. Zona climática fría Desierto frío: hielos permanentes. En el Polo Sur se encuentran pingüinos, y en el Polo Norte, osos polares. Tundra: Clima muy frío con escasas precipitaciones. El suelo permanece constantemente helado, aunque en el verano se deshiela la parte superior. Abundan musgos y líquenes, y algunas plantas herbáceas y gramíneas. Se encuentran mamíferos, como el reno, el lemming, el lobo gris y el zorro ártico y aves, como la perdiz nival. Taiga: Abundantes precipitaciones en forma de nieve. Inviernos largos y muy fríos. Predominan los bosques de coníferas (pinos, abetos, tsugas y píceas). Hay mamíferos, como el lince, el oso, el lobo, el alce. el reno, el venado y la liebre ártica Zona climática templada Alta montaña: En la montaña el biotopo presenta grandes diferencias de temperatura entre el verano y el invierno, llegando a quedar cubierto de nieve en los meses más fríos. La escasez de alimento es la causa de que muchos animales migren durante el invierno a zonas más cálidas. Estepa: Lluvias escasas e irregulares. Veranos secos e inviernos largos y fríos. Se caracteriza por grandes formaciones de gramíneas en las que se encuentran antílopes, caballos salvajes, bisontes, lobos, coyotes, ardillas, perros delas praderas, reptiles... Bosque caducifolio: Lluvias muy abundantes durante todo el año. Estaciones muy marcadas, con inviernos fríos y veranos templados. Abundan los bosques de robles, hayas y castaños y los arbustos. En ellos habitan mamíferos como el oso, el zorro, la ardilla y el gato montés. Bosque mediterráneo: Precipitaciones muy irregulares de corta duración pero a menudo intensas. Inviernos suaves y poco lluviosos y veranos cálidos y secos. En la vegetación predominan los alcornoques. las encinas y las plantas xerófitas (arbustos y matorrales). y la fauna está formada por insectos, reptiles. conejos, jabalíes, linces. meloncillos. ginetas, gamos y ciervos. 6.10

11 9.3. Zona climática cálida Bosque ecuatorial: Abundantes precipitaciones y temperaturas elevadas a lo largo de todo el año. Existen grandes árboles de hoja perenne, helechos, lianas y plantas epífitas y trepadoras. Abundan insectos, anacondas. jaguares, iguanas, monos y tucanes. Bosque tropical, selva o jungla: Precipitaciones irregulares. Con una estación húmeda y cálida. y otra seca y fría. Abundan los grandes árboles de hoja ancha con lianas y plantas trepadoras. En los bosques tropicales habitan una gran diversidad de insectos. anfibios. mamíferos y aves. Sabana: Temperaturas altas y con variaciones poco importantes a lo largo del año. Hay una larga estación seca y otra húmeda, de corta duración. La vegetación predominante son hierbas. matorrales y algunos árboles, como las acacias. Los mamíferos más importantes son la gacela, el búfalo, la jirafa, la cebra, el ñu, el león, la hiena y el rinoceronte. Desierto cálido: Clima muy seco. Los cambios de temperatura entre el día y la noche son muy amplios y bruscos. Presenta una vegetación xerofítica de cactus y euforbias. Se encuentran animales como camellos y dromedarios, lagartos, canguros, correcaminos, cuervos Los ecosistemas acuáticos Los ecosistemas acuáticos son aquellos en los que los seres vivos se encuentran rodeados de agua. Podemos agrupados en dos tipos: el marino y el de agua dulce, cada uno con biotopos y biocenosis característicos Factores abióticos en medios acuáticos En los ecosistemas acuáticos los factores que más influencia tienen en la distribución de los organismos son: La luz. Es uno de los factores más importantes, ya que condiciona la presencia de organismos fotosintéticos. Disminuye con la profundidad, existiendo una zona fótica, iluminada, y otra zona afótica, donde apenas llega la luz y no hay organismos fotosintéticos. La temperatura. Es menos variable que en los ecosistemas terrestres. Sus variaciones están en función de la distancia a la costa y de la profundidad. A partir de los 300 metros de profundidad, la temperatura del agua permanece constante a 2 ºC, aproximadamente. La presión. A medida que aumenta la profundidad, también lo hace la presión hidrostática, lo que condiciona algunas características de los seres vivos, especialmente en el medio marino

12 La salinidad. Las aguas marinas tienen un contenido en sales muy estable, mientras que las aguas continentales son más heterogéneas, ya que depende de factores como el tipo de suelo por el que circulan. La cantidad de oxígeno. Los ecosistemas acuáticos tienen menor cantidad de oxígeno que los terrestres, lo que supone una limitación para los seres vivos que habitan este medio La vida en las aguas Según su forma de vida, los seres vivos se clasifican en: Plancton. Son pequeños organismos que viven flotando en las aguas, son inmóviles o realizan pequeños movimientos. Dentro de este grupo se distingue el fitoplancton y el zooplancton. Necton. Lo forman animales que pueden nadar y se desplazan con facilidad. Por ejemplo, peces, ballenas, calamares, etc. Bentos. Son los organismos que viven sobre el fondo, fijos a él o desplazándose. Por ejemplo, estrellas de mar, mejillones, corales, etc. 6.12

13 10.3. Ecosistemas marinos En los ecosistemas marinos, formados por las aguas de mares y océanos, se pueden distinguir dos zonas, la zona pelágica y la zona abisal. Zona pelágica. Comprende las masas del agua del ambiente nerítico y del ambiente oceánico. En las zonas iluminadas abundan el plancton y los organismos nadadores. - Ambiente nerítico. Corresponde a las masas de agua cercanas a la costa, que se sitúan sobre la plataforma continental. Se caracteriza por el continuo movimiento del agua debido al oleaje, las mareas y las corrientes costeras. - Ambiente oceánico. Engloba la masa de agua del océano abierto, lejos de la plataforma continental y del fondo oceánico. Zona abisal. Se sitúa por debajo de los m de profundidad y se caracteriza por la ausencia de luz y las altas presiones. Existen organismos bentónicos y peces abisales, con adaptaciones especiales a las altas presiones y a la oscuridad, como los órganos productores de luz Ecosistemas de agua dulce Corresponden a las aguas continentales. En ellos la diversidad de especies es menor que en los marinos. Se pueden distinguir dos tipos: Los peces que viven en los cursos altos de los ríos son buenos nadadores, para evitar ser arrastrados por el agua Aguas corrientes. Son los ríos y los torrentes. En los tramos altos se producen fuertes corrientes. Los organismos están adaptados para no ser arrastrados por ellas. En las zonas bajas, el agua lleva menos velocidad, abundan las plantas acuáticas y los animales filtradores. Aguas estancadas. Son los lagos, charcas y pantanos. Distinguimos: - Zona litoral. Próxima a la orilla y poco profunda. Es la zona más habitada y en ella predominan las algas, las aves, los anfibios, los insectos y las plantas acuáticas, como los juncos. - Zona de aguas libres. Alejada de la orilla e iluminada. En ella predomina el fitoplancton, diversos peces y pequeños crustáceos. - Zona profunda. Alejada de la orilla, con poca luz y baja concentración de oxígeno. No contiene vida vegetal. Sus principales ocupantes son bacterias y animales bentónicos, como bivalvos, anélidos, peces y larvas de insectos