ACTIVIDAD DE INTERPRETACIÓN. Es importante destacar el hecho de que la relativa constancia de la temperatura durante todo el año, en los trópicos, favorece una constancia en la apariencia del paisaje, a diferencia de los cambios estacionales que ocurren en las regiones templadas. Los cambios en el paisaje tropical, obedecen más al régimen de lluvias que a la temperatura. La precipitación determina, en parte, las condiciones ecológicas de l ecosistema y la distribución de los seres vivos en cada región. El régimen de lluvias, en los trópicos, es el principal factor regulador de la dinámica de la naturaleza. Ahora, REGISTRA tus observaciones en relación con: 1. Aspecto del paisaje. 2. Número de horas de iluminación / día. 3. Comportamiento de los animales, reproducción, migraciones, etc. 4. Presencia de hojas, flores, frutos, semillas. 5. Período del año: de lluvia o de sequía De acuerdo con tus observaciones establece CONCLUSIONES: 1. En relación al Estado de Equilibrio, manejo, explotación y utilidad de este ecosistema. 2. En relación a las interrelaciones entre los Factores Bióticos y 191
Abióticos. ACTIVIDAD DE INVESTIGACIÓN. Define los siguientes términos. Ecosistema. Biotopo. Biocenosis. Nicho Ecológico. Ecotono. ACTIVIDAD DE REFLEXIÓN. Discute con tus compañeros de equipo las ventajas y/o desventajas de utilizar en el aula de clases un micro clima: acuario, terrario, mini jardín, lumbricario, etc. 192
UNIDAD III Responde la naturaleza al equilibrio? FASCÍCULO 2: LA ENERGÍA DE LOS ECOSISTEMAS 1. Estructura trófica del ecosistema. 2. Formas biológicas: estratos de vegetación. 3. Cadenas y pirámides alimenticias. 4. Productividad en el ecosistema 193
ENTRADA SALIDA Luz Solar Productores (vegetales) Consumidor (herbívoros) Consumidor (carnívoros) Reductores Calor Y ANALIZA Desde el punto de vista de la Termodinámica, el ecosistema es un sistema abierto y relativamente estable en el tiempo. El ecosistema está representado por la Biósfera, o sea, el conjunto global de todos los ecosistemas. 194
Los organismos no existen de forma aislada, sino que actúan entre sí y sobre los componentes físicos y químicos del ambiente inanimado donde se encuentran. La ciencia que estudia las interacciones de los organismos vivos y su ambiente se llama. Así como a la unidad de longitud se le denomina metro y a la unidad de peso, Kilogramo, a la unidad básica de la ecología se denomina ecosistema. El ecosistema es un sistema formado por la totalidad de los organismos vivos (factores bióticos) que interactúan recíprocamente y con el ambiente particular que habitan. Es decir, el ecosistema está formado por dos elementos inseparables: el biotopo y la biocenosis. BIOTOPO: El espacio ocupado por los seres vivos que constituyen la comunidad. BIOCENOSIS: La comunidad de seres vivos. ECOSISTEMA = BIOTOPO + BIOCENOSIS (Fab) (Fb) 195
1. ESTRUCTURA TRÓFICA DEL ECOSISTEMA. Para que la vida pueda existir en la tierra, ésta tiene que recibir constantemente la energía que proviene del sol, la cual mantiene todos los procesos vitales del ecosistema Tierra; ésta permanece estable gracias a las continuas entradas de radiaciones solares y al flujo permanente de calor hacia el exterior. La atmósfera absorbe parte de la irradiación solar y solamente el 50%, aproximadamente, llega a la superficie terrestre. Por otra parte, el calor procedente de la Tierra se desprende constantemente hacia el espacio. Los factores bióticos pueden ser estudiados y caracterizados de acuerdo con el papel que juegan en el mantenimiento del flujo de energía. De esta manera se distingue principalmente tres tipos de organismos: los productores, los consumidores y los descomponedores. PRODUCTORES: son llamados también autótrofos porque pueden fabricar sus alimentos por medio del proceso fotosintético, tales son las plantas verdes. También existen las algas en los ecosistemas acuáticos y las pequeñas algas microscópicas que constituyen el fitoplancton. CONSUMIDORES: llamados heterótrofos porque no tienen el poder de fabricar los alimentos que necesitan para vivir y tienen que alimentarse de vegetales o hierbas (herbívoros) o de otros animales (carnívoros). De allí que podamos hablar de consumidores de primer orden, segundo orden, tercer 196
orden, etc. En el caso de consumir alimentos de todos los orígenes, vegetal y animal, se utiliza el término omnívoro. DESCOMPONEDORES: llamados reductores y desintegradores porque desintegran o descomponen vegetales o animales muertos y los transforman en sustancias simples capaces de ser absorbidas de nuevo por los vegetales. A este grupo pertenecen las bacterias y los hongos. 1 Sin la fotosíntesis, no podría existir la vida en la Tierra. Este proceso representa la única forma para los seres vivos de fijar significativamente la energía solar en moléculas químicas de elevada energía. 2 Los heterótrofos no pueden fijar la energía solar y por ello, deben utilizar los compuestos ricos en energía. Tanto los animales como las plantas liberan, posteriormente, la energía que se halla en dichas sustancias, mediante un proceso llamado respiración. 3 Todos los procesos energéticos que se cumplen en la naturaleza están gobernados por las dos leyes de la Termodinámica: Primera Ley: La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Segunda Ley: Siempre que la energía se transforma tiende a pasar de una forma más organizada y concentrada a otra menos organizada y más dispersa. 197
4 El fotoperíodo, que se refiere a la duración de los períodos de oscuridad (noche) y luminosidad (día) en el planeta y que varía en las diferentes latitudes geográficas a lo largo del año, determina diversas manifestaciones en los seres vivos, como épocas de reproducción y migración de los animales, cantos matutinos de los pájaros o floración en plantas. En los trópicos, la duración del día es casi constante todo el año; de aquí la gran diversidad biológica en nuestros ecosistemas. 2. FORMAS BIOLÓGICAS: ESTRATOS DE VEGETACIÓN. SABIAS QUÉ Entendemos por vegetación el conjunto de plantas que determinan un aspecto peculiar en el paisaje. En cambio, el término flora se refiere a las distintas especies de plantas que existen en una vegetación determinada. Así por ejemplo, el paisaje de las costas venezolanas posee una vegetación xerofítica compuesta por plantas carnosas y espinosas; su flora típica son cardones, tunas, cujíes, etc. Cuando se estudia detalladamente la flora de un ecosistema determinado se utilizan una serie de términos generales para diferenciar, a grandes rasgos, una planta de otra, son las llamadas formas biológicas. Entre ellas encontramos: 198
- Árboles: son las plantas leñosas, de más de 3 metros de altura, caracterizados por un tronco o fuste y una copa. Ejemplos: samán, acacia, etc. - Arbustos: son plantas leñosas, menores de 3 metros de altura, sin un tronco dominante porque se ramifican cerca de la base. Ejemplos: cayena, cafeto, flor de pascua, etc. - Hierbas: plantas generalmente de tallo flexible, raíces poco profundas y de poca altura. Ejemplo: maíz, trigo, arroz, pasto, etc. Existen hierbas de varios metros como los plátanos o cambures. Suelen ser anuales, raras veces perennes. - Trepadoras: son plantas que requieren de un sostén para mantenerse erguidas; sostén que puede ser otra planta, una cerca, pared, estaca, etc. Se fijan a los soportes mediante la producción de zarcillos, ganchos, espinas, raíces adherentes o por crecimiento envolvente alrededor del tronco. Ejemplos: parchita, hiedra, trin itaria, hianas, bejucos, etc. - Epífitas: plantas que se desarrollan sobre otras plantas, pero sin alimentarse de ellas. Por tanto, no se trata de verdaderas parásitas, ya que el hospedador proporciona solamente el soporte. Las epífitas solo pueden absorber agua de lluvia, por lo cual, abundan en los bosques húmedos tropicales. Ejemplo: líquenes, helechos, orquídeas, bromelias, etc. - Saprofitas: plantas que se alimentan de animales o vegetales muertos y de toda clase de organismos descompuestos o en descomp osición. Ejemplos: los hongos. 199
- Hemiparásitas: plantas medio parásitas que viven sobre otras plantas e introducen sus raíces para absorber agua y sales minerales (savia bruta), pero como poseen hojas verdes pueden realizar la fotosíntesis y elaborar sustancias nutritivas. Ejemplos: el guate pajarito, el matapalo en su etapa juvenil. - Hidrófitas: plantas que viven dentro o en los bordes de cuerpos de agua como lagos, lagunas, ríos, mares, etc. Ejemplos: la bora, el repollito de agua, las ninfeas, etc. - Rupícolas: plantas que viven sobre rocas o piedras, tal es el caso de algunos musgos y líquenes. Ordinariamente las plantas se encuentran, en algún modo, asociadas en un espacio con otras plantas, bien sea de las mismas o diferentes especies, pero, ocasiona lmente, pueden vivir como individuos aislados. AHORA 200
1) Espacio aéreo. 2) Estrato de los gigantes de la selva, los árboles emergentes. 3) Estrato de los grandes árboles. 4) Estrato de los árboles más pequeños. 5) Estrato de los arbustos y juveniles de árboles más grandes 6) Estrato de las hierbas y plántulas de los árboles. 7) Piso de la selva, con fina capa de vegetación en descomposición. Figura No. 4 Estratos verticales de vegetación. El dosel lo forman los árboles más altos. 201
ESTRATOS: son las diferentes capas vegetales que pueden existir en un corte de una asociación. Un ecosistema puede estratificarse en el espacio ya sea verticalmente (capas), o en forma horizontalmente (círculos concéntricos). La visita a un bosque o selva húmeda tropical te permitirá la comprensión de los estratos verticales que presenta la Figura 4. Cada uno de los estratos de un ecosistema posee su propio tipo de alimento, abrigo, temperatura, luz y condiciones de humedad. Por lo que cada uno de ellos resulta óptimo para las diversas especies vegetales de quienes, a su vez, dependen las diversas especies de animales. Mientras más compleja es una comunidad de plantas, mayor es su número de estratos. La complejidad es expresión de mayor riqueza de especies. 202
3. CADENAS Y PIRAMIDES ALIMENTARIAS. El flujo de energía entre los seres vivos es la movilización de los distintos tipos de nutrientes en la naturaleza, a través de una serie de relaciones en las cuales unos organismos se alimentan de otros, y a su vez sirven de alimento a otros organismos. La secuencia a través de la cual fluye la energía y la serie de organismos que la utilizan forma lo que se llama cadenas alimenticias. La variedad de cadenas alimenticias que se presentan en la naturaleza es muy grande, en un solo ecosistema pueden presentarse varias cadenas con diferentes grados de complejidad. C D En cada cadena existen una serie de niveles tróficos. Cada nivel trófico agrupa P a las especies que tienen el mismo tipo de alime ntación. El flujo de energía pasa de un nivel trófico al siguiente: - El primer nivel trófico es el de los organismos productores. 203
- El segundo nivel trófico es el de los organismos consumidores primarios. Los consumidores primarios obtienen sus nutrientes por la ingestión de los organismos productores. De acuerdo con los organismos involucrados, pueden haber consumidores secundarios, terciarios, etc. - Un nivel trófico especial lo constituyen los organismos descomponedores que se alimentan de organismos muertos de cualquiera de los otros niveles. Los descomponedores transforman la materia orgánica en materia inorgánica que se integra de nuevo al ambiente para estar disponible como nutrientes para los productores. La cadena más sencilla que existe puede resumirse así: Plantas verdes Animal herbívoro Microorganismos descomponedores sería: En cambio, una cadena compleja, típica de un ecosistema acuático Desplazamiento de la energía Fitoplancton (productores) Zooplancton herbívoro Zooplancton carnívoro Peces pequeños Peces grandes Mamíferos y aves Microorganismos descomponedores Consumidores 204
En un ecosistema, un mismo vegetal puede ser el alimento de más de un animal. A su vez, estos consumidores primarios pueden ser presas de distintos consumidores secundarios. También hay animales que se alimentan tanto de vegetales como de otros animales. Así, en la naturaleza, las distintas cadenas alimentarias se entrecruzan, formando tramas o redes alimenticias que son las relaciones que se establecen entre los organismos de una cadena y los organismos de las otras cadenas. REFLEXIONA La energía que se transfiere a través de los diferentes eslabones va disminuyendo, pues los organismos que pertenecen a cada nivel trofico aprovechan, cuando mucho el 10 % de la energía del nivel anterior (Ley del Diezmo ). Los organismos utilizan una parte de esa energía en una serie de reacciones metabólicas, donde parte de la energía se pierde en forma de calor. Además, algunos consumidores terciarios consumen mucha energía en la cacería de su presa. Para que las cadenas alimenticias se establezcan normalmente es necesario no sólo que existan los organismos que las forman sino también que haya suficiente número de seres en cada nivel trófico. 205
Así existirán más productores que consumidores primarios; consumidores primarios que secundarios, y así sucesivamente. más Las relaciones de número, cantidad de energía y tamaño entre los organismos de una cadena alimentaria determinan la construcción de una pirámide ecológica. Las pirámides ecológicas pueden ser de varios tipos: PIRÁMIDES DE NUMEROS O ALIMENTARIAS: se construyen con base en la clasificación funcional de las relaciones nutricionales que se establecen entre los seres vivos y la cantidad en peso de nutrientes. PIRÁMIDE DE BIOMASA: se construyen sobre la base de la cantidad de material biológico que está en un área determinada. PIRÁMIDE DE ENERGÍA: se construye sobre la base de la cantidad de energía que puede ser asimilada en cada uno de los niveles de la pirámide. 206
Una característica fundamental del estudio de las cadenas alimenticias consistió en el conocimiento de que ciertas sustancias se concentran en los organismos a medida que se avanza en los niveles de la cadena. Por ello, ha y sustancias, como el insecticida DDT, que tienden a concentrarse en los tejidos. Este fenómeno, denominado concentración de la cadena alimenticia o biomagnificación, ha dado lugar a las elevadas concentraciones de plaguicidas y de materiales radiactivos que actualmente se encuentran en los consumidores superiores. 207
1 OBSERVA estos seres vivos, analizados, ordénalos en un ecosistema. 2 AHORA RESPONDE: - Con los organismos dibujados establece una cadena y una pirámide alimenticia. - Cuáles son los seres productores?. - Cuáles son los consumidores? 208
- Cómo se relacionan los factores bióticos del ecosistema con el oxígeno, anhídrido carbónico, energía solar?. 3 IMAGINA QUE: - El hombre, por considerarlos desagradables, persigue y consigue exterminar los renacuajos de ese ecosistema. Qué puede suceder?. - El hombre introduce, por razones estéticas en el ecosistema, una especie de ave muy voraz que se alimenta de peces pequeños. Qué puede suceder?. 4 CONCLUYE: - Es importante la actitud del ser humano ante el equilibrio de la naturaleza?. - Por qué? 4. PRODUCTIVIDAD EN EL ECOSISTEMA. Es sorprendente descubrir como dentro de un ecosistema puede darse una serie de fenómenos e interrelaciones que hace que se ma ntenga el equilibrio de una forma tan delicada. Los ecosistemas, por el proceso de producción, ofrecen diferencias en cuanto a su capacidad de producir energía en un lugar y en un tiempo determinados Conoces este proceso? La velocidad con la que los vegetales almacenan la energía solar mediante la fotosíntesis se conoce con el nombre de productividad o producción primaria (PP). Existen también microorganismos que en lugar 209
de tomar la energía solar para la síntesis de las sustancias nutritivas, utilizan la proveniente del desdoblamiento de las sustancias químicas. Por esta razón se les denomina organismos quimiosintetizadores. Se entiende por biomasa a la masa total de los organismos que se encuentran en una superficie o volumen del ecosistema. La función de los productores es la de elaborar la materia orgánica que posteriormente servirá de alimento a los niveles superiores u organismos consumidores. La biomasa producida por los consumidores y por los descomponedores recibe el nombre de productividad secundaria (PS). PPB = PPN + Respiración En términos ecológicos la producción se refiere a la velocidad de almacenamiento de sustancias nutritivas; en cambio, el término productividad se refiere a los beneficios rentables. Por ello, se acostumbra diferenciar: roductividad Primaria Bruta (PPB): es la cantidad global de sustancias nutritivas almacenadas por las plantas, en un momento dado, tanto la que utilizan para su propia respiración como la destinada a formar nuevos tejidos. 210
Productividad Primaria Neta (PPN): es la cantidad que realmente queda en las plantas, por unidad de tiempo, al descontar la pérdida por concepto de la respiración. Representa, por tanto, el material nuevo asimilado por los organismos vegetales que sirve de sustento a los consumidores. La productividad se expresa generalmente en miligramos de carbono por metro cuadrado. En la Tabla II se presentan valores de la PPN en lugares fértiles en unidades de. Tabla II. Valores de la Productividad Primaria neta Anual en Lugares Fértiles TIPO DE ECOSISTEMA Desierto Fitoplancton Océano Lago Lago contaminado Macrofitas sumergidas Agua dulce Agua dulce Marino Marino Bosque Deciduo Conífera Con lluvia abundante Llanuras de cultivo Anuales Perennes Anua les Perennes Ciénagas Salinas CLIMA Árido templado templado templado tropical templado tropical templado templado tropical templado templado tropical tropical PRODUCTIVIDAD (kcal/m 2 /año) 400 800 800 2.400 2.400 6.800 11.600 14.000 4.800 11.200 20.000 8.800 12.000 12.000 30.000 12.000 211
Cañaverales Cañaverales templado tropical 17.100 30.000 A continuación se presenta una tabla (Tabla III) con los valores de PPB y PPN calculados para 6 diferentes ecosistemas. Analiza cada valor numérico y compáralos para los diferentes ecosistemas. Escribe las conclusiones que puedes deducir del análisis efectuado. Tabla III. PPB y PPN en 6 Diferentes Ecosistemas P.P.B. Lagos Agro Desiertos Pastizales Plataforma Aguas (1.000 Bosques ecosistemas continental Prof. Kcal/m 2 ) 0,5 0,5 3,0 3 10 10 30 0,5 3,0 1 P.P.N. 2.000 100 700 900 1.600 550 50 75 (cal.) 2.200 212