LOS ECOSISTEMAS SON DINÁMICOS.
Temas:
1. Relaciones ecológicas.
2. Flujo de materia y energía en los ecosistemas.
3. Los ecosistemas cambian atreves del tiempo.
4. Los ecosistemas cambian por causas antrópicas.
1. Relaciones ecológicas.
Los organismos necesitan diferentes clases de recursos para sobrevivir y, al tratar de obtenerlos, se ven obligados a interactuar con otros seres vivos. A cualquier tipo de interacción de dos organismos en un ecosistema se denomina relación ecológica. Las relaciones ecológicas son muy diversas y se hacen más complejas cuanto más tiempo interactúen las poblaciones de los seres vivos involucradas. Esta constante interacción con el medio cambiante durante los períodos de tiempo ha permitido que los seres vivos desarrollen diversos tipos de adaptaciones para sobrevivir y garantizar la permanencia de sus descendientes. Una adaptación es cualquier estructura anatómica, proceso fisiológico o compartimiento de un ser vivo, que incrementa sus posibilidades para sobrevivir y reproducirse con éxito (figura 1). De acuerdo con los seres vivos involucrados en la interacción, las relaciones pueden ser de dos clases: interespecíficas e relaciones intraespecíficas. A lo largo de este tema estudiaras las relaciones ecológicas y las diversas adaptaciones que los seres vivos han desarrollado para realizarlas.
1.1 relaciones intraespecíficas.
Las relaciones intraespecíficas son las que se establecen entre individuos de una misma especie. Algunas se crean temporalmente, mientras que otras pueden permanecer durante toda la vida. De acuerdo con el fin que persigan, se presentan dos tipos: de competencia intraespecífica y de cooperación.
1.1.1 competencia intraespecífica.
Este tipo de relación se presenta cuando uno o más recursos, como el alimento, el territorio o la pareja, son escasos entre los miembros de una población. La competencia intaespecífica tiene efectos negativos para aquellos miembros que, al no poder satisfacer sus necesidades, deben emigrar porque se les dificulta reproducirse o pueden morir.
1.1.2 cooperación.
Las relaciones de cooperación son favorables para los organismos involucrados, y por tanto, buscan mejorar las condiciones para la consecución del alimento, la vivienda, la pareja y la protección contra los depredadores. Dentro de estas relaciones se encuentran las familiares, las gregarias, las estatales y las coloniales.
§ las relaciones familiares son la que se establecen entre padres, madres e hijos. De acuerdo con las condiciones en las que se presentan esta relaciones, se observan diversos tipos: monógamas, polígamas, poliandricas, matriarcales, patriarcales y filiales.
· Las relaciones familiares monógamas son aquellas en las que los machos y hembras eligen una pareja con la que permanecen toda su vida. Ello garantiza que los dos padres contribuyen con el cuidado de los hijos. La guacamaya tricolor Ara macao establece relaciones familiares monógamas.
· En las relaciones familiares polígamas, el macho se aparea con varias hembras generando en ellas descendencia. Especies como la del puma (puma concolor) exhiben este comportamiento.
· En las relaciones familiares poliandricas, la hembra se aparea con varios machos, como ocurre con las aves llamadas jacanas.
· En las relaciones matriarcales el macho deja la hembra al cuidado de los hijos. Los escorpiones establecen relaciones familiares matriarcales. Una vez nacen y se desarrollan, los juveniles suben al cuerpo de su madre y allí permanecen hasta su primera muda, que ocurre luego de una o hasta cuatro semanas de vida.
· En las relaciones familiares patriarcales, la hembra deja al macho el cuidado de los hijos, como ocurre con el caballito de mar, también conocido como hipocampo.
· Las relaciones familiares filiales son las que se establecen entre hijos. Al no tener protección de sus padres, son muy vulnerables a los depredadores. Este es el caso de los renacuajos y de algunas larvas de insectos.
· En las relaciones gregarias es posible que no existan lazos de parentesco entre los miembros de la población involucrada. Suelen ser transitorias y se establecen para garantizar éxito en procesos como la locomoción, la orientación, la migración, la reproducción, la consecución de alimento o frente a las inclemencias del clima. Este es el caso de las manadas de chigüiros, las bandadas de aves migratorias y los cardúmenes de peces.
· En las relaciones estatales los individuos se agrupan en distintas categorías sociales o casta, que se encuentran organizadas jerárquicamente, de manera que cada integrante desempeña una función específica. Unos pocos individuos se encargan de la reproducción, la mayoría son obreros y otros defienden el territorio. Así son las sociedades de insectos como avispas, las abejas, las hormigas y las termitas, que son las más antiguas del mundo animal. En este tipo de organización la comunicación entre sus integrantes por medio de señales químicas es fundamental, mantiene la integridad de la sociedad y perpetua social.
· En las relaciones coloniales los individuos que las forman se encuentran unidos entre sí en forma inseparable y funciona como un solo ser. Surgen como un mecanismo para garantizar la supervivencia. En algunas relaciones coloniales, como las que se establecen entre los miembros de un coral, no hay especialización del trabajo. En otras, en cambio, los integrantes se especializan en desarrollar funciones específicas
1.2. Relaciones Interespecificas
Son las que se presentan entre seres vivos de diferentes especies. Algunas de estas relaciones afectan positivamente a los organismos involucrados y permiten que vivan y se reproduzcan eficientemente; otras los afectan negativamente y pueden causar su muerte o impedir su reproducción. Finalmente, algunas relaciones pueden no representar ni beneficio al perjuicio para algunos de los individuos. Las principales relaciones interespecificas son la competencia interespecifica, la depredación, el parasitismo, el comensalismo, el mutualismo y la simbiosis.
1.2.1 competencia interespecifica.
Se produce cuando individuos de diferentes especias utilizan y buscan un mismo recurso. El territorio, el alimento, la vivienda, el lugar de anidación y la luz son recursos que generan competencia interespecifica. Por ejemplo, aves de diferentes especies compiten por los mismos agujeros presentes en los arbole, para establecer allí sus nidos
La competencia es mayor cuando las especies que interactúan tienen requerimientos similares. Por ejemplo, la competencia que se establece entre animales carnívoros es mayor que entre un carnívoro y un omnívoro. El científico G. Gause postuló el principio de exclusión competitiva con el que afirma que cuando dos especies diferentes compiten por el mismo recurso, que es limitado, la especie que es más eficiente para utilizar el recurso, terminará eliminado a la otra en aquellos lugares donde ambas habitan.
1.2.2 simbiosis.
En este tipo de relación los organismos se asocian físicamente, es decir, habitan en un mismo lugar o uno vive dentro del otro y ninguna especie se ve perjudicada. Por ejemplo, dentro de las raíces de las plantas viven bacterias que les facilitan la toma de nitrógeno del suelo. Las relaciones simbióticas son muy prolongadas pueden generar varios cambios en los organismos que interactúan. Este es el caso de los líquenes que están formados por un alga y un hongo en una asociación tan íntima que es imposible que vivan separados. El alga da a los hongos nutrientes que obtiene durante la fotosíntesis y el hongo ofrece al alga la humedad necesaria para que viva.
1.2.3 depredación.
La depredación se presenta cuando los individuos de una especie, llamados depredadores, dan muerte y se alimentan de individuos de otra especie, comúnmente denominados presas. Por ejemplo las arañas son depredadoras de muchos insectos voladores que caen en sus telarañas.
La constante interacción entre depredadores y presas ha permitido que estos desarrollen diversas adaptaciones para el ataque o la defensa. Algunas de las más interesantes son: el mimetismo, el camuflaje y la coloración.
§ El mimetismo es una adaptación en la que un sr vivo, denominado generalmente mimético, se parece o copia el comportamiento de otro con el que no guarda relación, comúnmente llamado modelos, y obtiene de ello un beneficio. Por ejemplo, la luciérnaga hembra del genero photuris sp. Imita el comportamiento de las hembras de otras especies de luciérnagas para atraer a los machos y devorarlos.
§ El camuflaje es una adaptación que han desarrollado depredadores y presas. Consiste en pasar inadvertidos frente a otros seres vivos, gracias a su similitud con el entorno, a causa de su coloración o de su apariencia. Por ejemplo, el insecto palo pasa inadvertido sobre una planta, porque se asemeja a una rama de la misma.
§ Algunos seres vivos poseen coloración aposemática o de advertencia y con ella informan a sus depredadores que son peligrosos o venenosos. Los colores brillantes y llamativos, principalmente rojos y amarillos, combinados con negro, son característicos de la coloración aposemática. La marca de color rojo presente en el abdomen de la araña negra es de advertencia.
1.2.4 Parasitismo
Se presenta cuando un individuo, llamado parasito, se alimenta de una parte del cuerpo de otro individuo, conocido como huésped u hospedero, al que generalmente le causa daño y, en ocasiones, incluso la muerte. De acuerdo con el lugar del cuerpo que parasiten, estos organismos se clasifican como ectoparásitos y endoparásitos.
Los ectoparásitos viven sobre el huésped, como ocurre con los piojos, las pulgas y las garrapatas viven sobre el cuerpo de los mamíferos.
Los endoparásitos viven dentro de su hospedero, como ocurre con la tenia o solitaria, que vive dentro del sistema digestivo de los cerdos, vacas y seres humanos, y puede alcanzar 18 metros de longitud.
1.2.5 Comensalismo
Es una relación en la que la especie obtiene beneficios de otra que no se ve perjudicada o beneficiada. Por ejemplo, carnívoros como tigres y jaguares dejan abandonados restos de presas que son aprovechados por gallinazos e insectos.
El beneficio obtenido generalmente es el alimento, sin embargo, existen otras formas de comensalismo, las cuales incluyen la foresis, el inquilinismo y la tanatocresia.
En la foresis, un organismo utiliza al otro como medio de transporte, como ocurre con le pez rémora que se adhiere al cuerpo del tiburón para movilizarse.
En el inquilismo, un ser vivo se hospeda dentro o sobre el otro, ocurre con las plantas epifitas que viven sobre otras.
En la tanatocresis, un ser vivo utiliza el cadáver o partes de otro ser vivo una vez ha muerto, como ocurre con la concha que utilizan los cangrejos ermitaños.
1.2.6 Mutualismo
En esta relación, organismos de diferentes especies se asocian para obtener beneficios comunes. Por ejemplo, animales como las aves y los insectos obtienen su alimento de los frutos, a la vez que dispersan las semillas contenidas en ellos.
La permanente interacción entre los organismos que hacen parte de un mutualismo ha permitido que se incremente la diversidad, lo cual se puede evidenciar en la gran cantidad de insectos polinizadores de plantas. En las relaciones mutualistas el vínculo de la asociación puede ser obligado o facultativo.
§ En el mutualismo obligado las especies necesitan estar juntas para poder vivir. Este es el caso de las micorrizas, que son asociaciones entre hongos y raíces de plantas. Los hongos absorben minerales esenciales del suelo y lo suministran a la planta, en tanto que esta le proporciona al hongo el alimento necesario para vivir.
§ En el mutualismo facultativo, las especies que interactúan no necesitan permanecer juntas para vivir y generalmente las relaciones no están confinadas únicamente a dos especies. Como ejemplos de mutualismo facultativo se pueden citar las plantas con semilla y los organismos polinizadores y dispersores de estas.
2. flujo de materia y energía en los ecosistemas.
Todos los seres vivos necesitamos energía y nutrientes para sobrevivir y llevar a cabo procesos vitales al interior de nuestro cuerpos. En los ecosistemas la energía y los nutrientes circulan entre los seres vivos que forman parte de él (la comunidad) y su entorno físico y son incorporados a medida que los organismos se alimentan de otros. La energía fluye atreves de las cadenas y las redes tróficas y los nutrientes son reciclados durante los ciclos biogeoquímicos.
2.1.1 Estructura trófica de los ecosistemas.
La estructura trófica de los ecosistemas está determinada por las relaciones alimenticias que se dan entre las especies que lo conforman. Los organismos de un ecosistema pueden ser autótrofos o productores y heterótrofos que, a su vez, pueden ser consumidores o descomponedores de acuerdo con la fuente de la cual obtienen su energía. Según la posición que ocupen los organismos en el flujo de la energía de un ecosistema se puede agrupar en niveles tróficos de modo que los organismos que pertenecen a los niveles tróficos superiores se alimentan de aquellos que hacen parte de los niveles tróficos inferiores.
2.1.1.1 Productores.
Los productores constituyen elprimer nivel trófico. Estos organismos tienen la capacidad de capturar energía solar o la que es liberada a partir de reacciones químicas para transformar moléculas inorgánicas en moléculas orgánicas. Los organismos autótrofos son las plantas, las algas y algunas bacterias. La cantidad de energía que los productores convierten en materia orgánica o biomasa se conoce como producción primaria.
2.1.1.2 Consumidores.
Los organismos consumidores son aquellos que deben alimentarse de otros paras obtener energía y nutrientes. Según el nivel trófico que ocupen, los consumidores se clasifican en: consumidores de primer orden, de segundo orden y de tercer orden.
§ Consumidores de primer orden
Los animales que se alimentan directamente de organismos productores como las plantas y algas son consumidores primarios o de primer orden y constituyen el segundo nivel trófico. Algunos ejemplos son los peces que se alimentan de las algas que habitan el mar, algunos monos que comen los frutos de los árboles y las ardillas que se alimentan de sus semillas.
A pesar que los consumidores de primer orden se alimentan de las plantas, estas no siempre salen perjudicadas, ya que se pueden establecer relaciones interespecíficas benéficas. Cuando los insectos voladores o los pájaros visitan las flores para beber néctar, al hacerlo se impregnan de polen y luego lo llevan a otras flores, facilitando el proceso de polinización. Así mismo, animales como aves y murciélagos comen los frutos de las plantas, luego de los cual las semillas son expulsadas en las heces, ayudando así a la dispersión de las mismas.
§ Consumidores de segundo orden.
Cuando los animales se alimentan de un consumidor primario se denominan consumidores secundarios, o de segundo orden y constituyen el tercer nivel trófico. Los consumidores secundarios y los terciarios siempre son predadores. A veces matan a su presa usan y se la comen a pedazos, otros se la tragan entera y, en ocasiones, usan venenos para matar y ayudar a digerir. El león que se come a la cebra, el tiburón que se come a un pez o el águila que se come una paloma son ejemplos de consumidores secundarios.
Algunas adaptaciones de los consumidores secundarios y terciarios para atrapar a sus presas son las garras y los colmillos, el desarrollo de venenos, el uso de colores de camuflaje, y estrategias comportamentales como acechar.
§ Consumidores de tercer orden.
Los consumidores de tercer orden o terciariosson animales que se alimentan de consumidores secundarios. Por ejemplo, un halcón pude comerse una serpiente que se alimenta de ratones que comen semilla. Dependiendo de la diversidad de un ecosistema es posible encontrar grandes depredadores que se alimentan de consumidores de tercer orden, por lo que reciben nombre de consumidores cuaternarios o de cuarto orden.
Algunos consumidores terciarios son las aves de rapiña, como las águilas y halcones, y grandes depredadores marinos como los tiburones y las orcas. Sin embargo, los consumidores de tercer nivel no siempre son animales de gran tamaño. Las arañas y las mantis también son poderosos depredadores que se alimentan de consumidores secundarios, y en ocasiones, terciarios.
2.1.1.3 Descomponedores.
El ultimo nivel trófico está constituido por los organismos descomponedores,que se alimentan de restos de materia orgánica. Los organismos muertos, los restos que dejan los predadores al alimentarse, las hojas caídas de los árboles y las heces son fuente de alimento para los descomponedores.
Los descomponedores pueden ser carroñeros, cuando ingieren parte de animales que llevan algún tiempo muertos. Las hienas y los buitres pertenecen a este grupo. Otros organismos descomponedores, los detritívoros, se alimentan de pequeños restos de materia orgánica no viviente, como pedazos de hojas caídas, heces y restos de organismos muertos. Las lombrices, los ciempiés y los pepinos de mar son ejemplos de organismos detritívoros,
Algunos descomponedores, como los hongos, tienen paredes celulares rígidas que les impiden formar vesículas para englobar su comida por lo que, en lugar de ingerir el alimento directamente, liberan enzimas que descomponen los restos de organismos y luego absorben directamente las moléculas orgánicas simples. Los descomponedores juegan un papel fundamental en los ecosistemas ya que, permiten que los nutrientes se reciclen y vuelvan a ser utilizados. Si no estuvieran presentes, la materia orgánica y los restos de organismos muertos se quedarían en el suelo y se acumularían.
2.1.2 Cadenas tróficas.
Las cadenas tróficas son diagramas lineales que representan como la energía fluye entre los organismos de un ecosistema, desde los productores hasta los consumidores y descomponedores.
Normalmente las cadenas están formadas por tres o cuatro organismos pero en ocasiones pueden ser más.
A medida que nos alejamos de los productores vamos subiendo de nivel trófico. Los productores son el primer nivel trófico, los consumidores primarios el segundo nivel trófico, y los consumidores secundarios y terciarios son el tercer nivel trófico, respectivamente.
Algunos animales son especialistas: tiene dietas muy estrictas y se alimentan solamente de un tipo de organismos. Los osos panda se alimentan únicamente de tallos de bambú, y los osos hormigueros solo comen hormigas. Otros animales son generalistas: consumen una mayor variedad de alimentos, como los pájaros que comen insectos y semillas variadas, o las hienas que comen diversos tipos de presas y de animales muertos. Para representar esta variedad de relaciones es más apropiado emplear una red trófica.
2.1.3 Redes tróficas.
Las redes tróficas son diagramas formados por varias cadenas tróficas interconectadas y, al igual que ellas, representan el flujo de energía en los ecosistemas. Sin embargo, las redes no son lineales como las cadenas y, por tanto, en ellas una misma especie puede ocupar diferentes niveles tróficos. Dado que las redes tróficas incluyen muchos organismos, son representaciones más aproximadas de las relaciones alimenticias de un ecosistema. Sin embargo, resulta muy complejo representar a todos los organismos presentes en un ecosistema por lo que, normalmente, solo una pequeña parte de ellos son incluidos en este tipo de representaciones.
Si una especie desapareciera podría perjudicar todo el delicado balance de las relaciones alimenticias. Tomemos como ejemplo una red trófica de un ecosistema en el que tanto lechuzas como serpientes se alimentaran especialmente de ratones; si estos últimos desaparecieran, ambas especies de predadores se verían afectados negativamente ya que perderían su fuente de alimento. Por el contrario, si las lechuzas y las serpientes desaparecieran, la población de ratones no estaría controlada y aumentaría hasta llegar a convertirse en plaga. Al aumentar el número de ratones, empezarían a consumir excesivamente las plantas de las que se alimentan, al punto de acabarlas. Sin alimento, la población de ratones nuevamente disminuiría de tamaño.
Las especies que son fundamentales para el equilibrio de un ecosistema para mantener las redes tróficas se conocen como especies claves. Estas especies pueden no ser particularmente abundantes o conspicuas en el ecosistema pero desempeñan alguna funcion que es fundamental para otras especies. Esta funcion puede ser de ingeniería o de predación.
§ Las especies ingenieras transforman su entorno drásticamente: por ejemplo, los castores al construir diques o algunas tortugas de California que cavan madrigueras son usadas por otras especies como hogar.
§ Las especies predadoras funcionan como un control natural para evitar la sobrepoblación de las especies de las cuales se alimentan; por ejemplo, las estrellas de mar controlan las poblaciones de erizos que pastan en las praderas marinas.
2.1.4 Pirámides tróficas.
Las pirámides tróficas son diagramas usados para representar una cadena trófica de manera diferente, dándole énfasis a la cantidad de energía, organismos o biomasa que hay en un ecosistema. Existen diferentes tipos de pirámides tróficas: pirámides energía, pirámides de número de individuos y pirámides de biomasa.
§ Las pirámides de energía representan a cantidad de energía que pasa de un nivel trófico a otro a través del ecosistema. A mediad que pasa de un nivel trófico a otro de pierde energía, por lo que hay menos disponibilidad de energía para el siguiente nivel. La energía se pierde principalmente de tres maneras: por el material no consumido, el material no digerido y el calor.
§ Material no consumido:son los restos o partesde un organismo que no son ingeridos por el consumidor. Cuando guepardo mata y consume una gacela, parte de la piel y los huesos no es ingerida por el depredador.Cuando un grillo come pasto caen pedacitos de hierba al suelo y no son ingeridos por el grillo. Estos restos son energía que se pierde antes de pasar al siguiente nivel.
§ Material no digerido: parte de la comida que es ingerida por un animal no es absorbida por su organismo, por lo que s expulsada en forma de heces.
§ Perdida de calor: en el proceso de alimentarse los animales gastan energía, y parte de esa se pierde al medio ambiente en forma de calor.
Debido a esta pérdida de energía se hace necesario que en los primeros niveles haya mucha energía disponible, para que, a medida que se pierde al pasar de un nivel a otro, aun sea suficiente para mantener a los consumidores de alto nivel. En general, aproximadamente solo el 10% de energía disponible en un nivel pasará al siguiente nivel. Por esta razón se representa en forma de pirámide: la base es muy amplia pero va disminuyendo a medida que sube.
§ Las pirámides de biomasa, que representan el peso seco de la materia orgánica en los diferentes niveles tróficos de un ecosistema, ilustran la cantidad de biomasa disponible en un determinado momento en el tiempo para el siguiente nivel trófico.
Gran parte de la energía que ungieren los organismos en su alimento, es transformada en biomasa. La productividad primaria bruta es la cantidad total de energía que es capturada por los organismos productores. Parte de esta energía es usada por otros organismos, por lo que la energía que queda disponible para los consumidores primaros es lo que se conoce comoprodproducctividadadadaadaadadadaad
productividad primaria neta. De esta energía, la cantidad que es asimilada por los consumidores primarios se conoce como productividad secundaria.
§ Las pirámides de número de individuos:representan el número de organismos que hay en cada nivel trófico. Como a medida que se sube de nivel trófico hay menos energía disponible, generalmente también hay menor número de organismos y son de mayor tamaño.
2.2 Ciclos biogeoquímicos.
El sol es una fuente casi inagotable de energía, mientras que los nutrientes se encuentran en cantidades limitadas en la Tierra, por esta razón deben ser reciclados y reutilizados mediante los ciclos biogeoquímicos. El agua, el carbono, el nitrógeno y el fósforo son nutrientes de especial importancia para el desarrollo de la vida y el funcionamiento de los ecosistemas, y cada uno tiene un ciclo biogeoquímico particular dependiendo de la naturaleza del elemento o compuesto y como los organismos la usan.
2.2.1 Ciclo del agua.
El agua es un compuesto fundamental para la vida en nuestro planeta ya que es el solvente donde se realiza la mayor parte de las reacciones químicas de los seres vivos. Además, permite que muchas sustancias químicas se disuelvan en ella y queden disponibles para los organismos. El agua también es importante como medio de transporte, ya que permite a las plantas tomar los nutrientes del suelo y llevarlos desde la raíz hasta las hojas. También les ayuda a los animales a digerir sus alimentos y eliminar los desechos.
En nuestro planeta el agua se encuentra en tres estados: solido, líquido y gaseoso. El ciclo del agua comprende las transformaciones físicas que sufre el agua mientras que pasa de la atmósfera hasta la superficie de la tierra, a los organismos y regresa nuevamente a la atmósfera. Este ciclo comienza con la evaporación del agua en los mares y en los continentes y la transpiración de los organismos, especialmente de las plantas. Este proceso se conoce como evapotranspiración.
El vapor de agua en el aire se enfría y se convierte en agua líquida por el proceso de condensación, formando nubes. Posteriormente el agua cae nuevamente a la superficie de la tierra como precipitación, en forma de lluvia, nieve o granizo. El agua que llega al suelo es en parte absorbida y llega a depósitos subterráneos por debajo de la superficie. El agua que no es absorbida se desliza por la superficie, arrastrando nutrientes y sedimentos, proceso que se conoce como escorrentía superficial.
2.2.2 Ciclo del carbono.
El ciclo del carbono es el conjunto de transformaciones por las que pasa el carbono al circular entre los seres vivos y el medio ambiente. El carbono (símbolo químico C) es el elemento estructural de todos los compuestos que utilizan los seres vivos: carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
El carbono se encuentra como dióxido de carbono (CO2) en estado gaseoso en la atmósfera, y solamente de los organismos productores como plantas y algas, pueden transformarlo en moléculas orgánicas como glucosa mediante el proceso de fotosíntesis. A partir de ahí los demás organismos obtienen el carbono que necesitan en forma de glucosa, mediante las relaciones alimenticias que constituyen las cadenas tróficas. Posteriormente, durante el proceso de respiración devuelven parte del dióxido de carbono a la atmósfera. Cuando los animales y plantas mueren, parte del carbono almacenado en sus restos regresa nuevamente a la atmósfera en forma de dióxido de carbono, por acción de los descomponedores.
Otra parte del carbono es acumulado y eventualmente transformado, durante el proceso de fosilización, en combustibles fósiles como el gas natural, el carbón y el petróleo. La combustión es la reacción química en la que uno de estos combustibles fósiles reaccionan con oxígeno para producir dióxido de carbono y agua y liberar energía, generalmente en forma de calor y luz.
El carbono se encuentra presente en los sistemas acuáticos y hace parte de las algas y de los organismos presentes allí. Se encuentra disuelto en el agua y, en forma de carbono de calcio, en las conchas de algunos animales marinos. Este carbono puede pasar directamente desde el agua hacia la atmósfera, o también mediante los procesos de respiración, fotosíntesis y descomposición, desde los organismos hacia la atmósfera.
2.2.3 Ciclo del fósforo.
El ciclo del fósforo comprende las transformaciones por las que pasa el fósforo a medida que circula entre el agua, las rocas y los organismos. A diferencia del nitrógeno, el fósforo no se encuentra en estado gaseoso en la atmosfera. El fósforo es un elemento fundamental en los seres vivos ya que es un componente importante de ácidos nucleicos, moléculas en las que se encuentra la información genética, y de los fosfolípidos de las membranas celulares, además de ser el componente principal de ATP del cual obtienen la energía los organismos.
En los ambientes terrestres, el fósforo se encuentra en las rocas y en los suelos. La escorrentía del agua por las rocas y el suelo disuelve y arrastra este elemento en forma de fosfatos. Una parte de estos son absorbidos por las plantas a través de las raíces y luego son incorporados en sus tejidos y utilizados para construir moléculas como los ácidos nucleicos y el ATP.
Los consumidores obtienen el fósforo que necesitan a través de cadenas tróficas e igualmente lo incorporan en sus moléculas. El fósforo vuelve al suelo en los productos de excreción de los organismos y, así mismo, cuando plantas y animales mueren regresa al suelo en forma de fosfatos debido a la acción de los descomponedores, quedando nuevamente disponibles para el uso de las plantas.
En los ambientes acuáticos el proceso es bastante similar. Parte del fósforo erosionado de las rocas por la escorrentía no es absorbido por las plantas, y se moviliza hasta alcanzar las quebradas y los ríos que posteriormente llegaran al mar. Una parte de los fosfatos cae al fondo junto con los sedimentos donde se acumulan y, luego de millones de años, son incorporados en las rocas. Parte del fósforo disuelto en el agua es absorbido por los productores e incluso por los consumidores cuando beben agua; luego pasa a otros organismos mediante las cadenas tróficas. Al morir sus restos se someten a la acción de los descomponedores, e inicia nuevamente el ciclo.
Por el efecto favorable que tiene en el crecimiento de las plantas los fosfatos son, junto con el nitrógeno, uno de los principales causantes de la eutroficación de los cuerpos de agua. La eutroficación se produce cuando hay un exceso de nutrientes en el agua, lo que genera un gran crecimiento de algas y plantas acuáticas. Esto conlleva un desequilibrio en el ecosistema, ya que el exceso de nutrientes y de materia orgánica disminuye la cantidad de oxigeno de un ecosistema acuático.
2.2.4 Ciclo del nitrógeno.
El ciclo del nitrógeno comprende las transformaciones químicas por las que pasa el nitrógeno al circular entre los seres vivos y su entorno, particularmente la atmósfera. El nitrógeno es un elemento químico necesario para la elaboración de proteínas y ácidos nucleicos en los seres vivos. A pesar de que compone cerca del 78% de la atmosfera, se encuentra en una forma química que los animales y las plantas no podemos emplear, por lo que para ser utilizados por algunos seres vivos debe ser primero transformado en una forma biológicamente útil.
El primer paso en la transformación del nitrógeno es la fijación de nitrógeno. El nitrógeno puro que se encuentra en la atmosfera es transformado en nitratos, nitritos y amoniaco por la acción de bacterias del suelo como Rhizobium, Azotobacter y algunas cianobacterias.
Posteriormente, durante la asimilación, las plantas absorben a través d las raíces los compuestos nitrogenados formados por las bacterias (nitratos, nitritos y amoniaco) e incorporan de esta forma el nitrógeno a sus tejidos. A partir de ahí, los demás organismos pueden obtener el nitrógeno del alimento que ingieren.
Durante la amonificación, los compuestos nitrogenados producidos por los animales en la orina así como los que se producen como resultado de la descomposición de organismos muertos son transformados nuevamente en amoniaco y permanecen en el suelo para continuar con el ciclo. Por último, durante la desnitrificación, bacterias anaeróbicas transforman los nitratos y liberan nitrógeno puro en forma de gas a la atmosfera.
Hay suelos muy pobres en nitrógeno que dificultan el crecimiento de las plantas. Para superar esta dificultad algunas plantas han desarrollado estrategias que les permiten sobrevivir: el desarrollo de estructuras para atrapar animales y nitrógeno de ellos en el caso de las llamadas plantas carnívoras, y la asociación simbiótica con bacterias nitrificantes.
§ Las plantas carnívoras se han adaptado desarrollando diferentes estructuras para atrapar insectos. Después de haberlos atrapado, las plantas secretan enzimas digestivas que descomponen a sus presas, y la planta absorbe solamente los nutrientes que necesita, especialmente el nitrógeno.
§ Las plantas con asociaciones simbióticas tienen bacterias fijadoras de nitrógeno y nitrificantes asociadas a sus raíces, a veces viviendo al interior de ellas y formando nódulos. La planta recibe compuestos de nitrógeno y las bacterias reciben la glucosa y un lugar donde vivir.
3. Los ecosistemas cambian a través del tiempo.
Los ecosistemas son sistemas complejos en los que se presentan diversas relaciones entre sus componentes bióticos y abióticos. Debido a estas relaciones los ecosistemas no permanecen iguales, cambian con el tiempo por factores como el desarrollo natural de las sucesiones ecológicas y la actividad humana.
3.1 Sucesiones ecológicas.
Una sucesión ecológica es el proceso de cambio en la composición de las especies que forman parte de un ecosistema a lo largo del tiempo. Este proceso ocurre normalmente cuando los ecosistemas se ven sometidos a algún disturbio. Los procesos de sucesión pueden dividirse en sucesión primaria y sucesión secundaria de acuerdo con el tipo de sustrato o suelo a partir del cual se empieza a desarrollar una comunidad de un ecosistema.
3.1.1 Sucesión primaria.
La sucesión primaria es el proceso de formación de un ecosistema en un lugar donde no ha existido vida previamente y esta desprovisto de suelo adecuado para el desarrollo de la vida, por ejemplo, sobre rocas desnudas, lava volcánica después de erupción y dunas recién formadas, entre otros.
Veamos un ejemplo de sucesión primaria. Cuando una roca desnuda es expuesta a la acción de factores climáticos como la precipitación y los cambios de temperatura, estos hacen que la roca vaya fragmentándose durante un proceso conocido como motorización. Los primeros seres vivos en llegar y empezar a crecer sobre la roca son los líquenes, que ayudan a degradarla. Las primeras especies que crecen en el proceso de sucesión ecológica se denominan especies pioneras. A medida que la roca se descompone y que los líquenes mueren se empiezan a acumular materia orgánica sobre el sustrato inicial, formando una delgada capa de suelo. Este suelo va a permitir el crecimiento de especies con mayores requerimientos que los líquenes, tales como musgos y hierbas. Con el tiempo aparecen plantas de mayor tamaño, y de esta manera se sigue acumulando materia orgánica en el suelo. Las raíces de las plantas ayudan a ligar la tierra evitando que haya erosión. Eventualmente llegan especies de arbustos y de árboles a crecer en el ecosistema en desarrollo, y se genera una comunidad de animales asociada a la vegetación presente.
3.1.2 Sucesión secundaria.
La sucesión secundaria es el proceso de formación de una nueva comunidad en un lugar donde ya ha existido un ecosistema pero ha ocurrido una perturbación que cambia la composición de la comunidad preexistente. La perturbación puede ser de origen natural, antrópico (causado por el ser humano), como la tala de un bosque. En las sucesiones secundarias ya hay una capa de suelo formada, por lo que el proceso ocurre más rápidamente. Es el caso, por ejemplo, dl crecimiento de la vegetación después de un incendio forestal.
3.1.3 Regresiones.
Cuando la composición de especies de la comunidad de un ecosistema permanece relativamente constante a través del tiempo y logra alcanzar un equilibrio dinámico se habla de clímax ecológico. Cuando hay una comunidad clímax establecida y ocurre una perturbación que hace que se inicie una nueva sucesión ecológica en el ecosistema se dice que hay una regresión.
3.2 Pérdida de la biodiversidad.
Las consecuencias de una regresión pueden ser la constitución de un nuevo ecosistema completamente diferente al inicial. Esta transformación puede llevar a una pérdida de la biodiversidad cuando se pasa de un ecosistema muy rico, como la selva húmeda tropical, a uno menos, como un potrero para la ganadería.
Algunas especies pueden desaparecer por pérdida de hábitat, por cambios en la cadena trófica si desaparece se fuente de alimento, por competencia con otras especies o por no ser aptas para sobrevivir sobre nuevas condiciones. La extinción de una especie ocurre cuando el último individuo de la especie muere, y por lo tanto esta desaparece. La extinción es local si la especie desaparece de un ecosistema particular pero sobrevive en otro, o global cuando desaparece del planeta. Este es un proceso natural en la historia de la vida ya que, mientras unas especies desaparecen otras nuevas se desarrollan. Sin embargo, en la actualidad, la velocidad a la que se extinguen las especies ha aumentado dramáticamente debido a las acciones humanas.
4. Los ecosistemas cambian por causas antropicas
Las actividades de los seres humanos alteran el equilibrio de los ecosistemas debido a las graves consecuencias que tienen sobre los factores bióticos y abióticos de los mismos.
4.1 La contaminación
La contaminación ocurre cuando se presenta en un ambiente determinado una sustancia o forma de energía que no es propia de él, o cuando algún elemento alcanza niveles muy altos y superiores a las condiciones iníciales. Por ejemplo, el dióxido de carbono es un gas común en la atmosfera; plantas y animales lo producimos cuando respiramos. Sin embargo, a raíz del uso desmedido de combustibles fósiles y las quemas, la concentración de dióxido de carbono en la atmosfera ha aumentado notablemente en los últimos años, hasta convertirse en uno de los principales contaminantes del aire.
La contaminación puede ser causada por agentes físicos, agentes químicos o agentes biológicos.
§ Los agentes físicos: Son materiales o sustancias que por estar presentes en un ecosistema y sin importar su composición química, alteran el equilibrio y la composición de los mismos; por ejemplo, los sedimentos en el agua que impiden que la luz penetre los cuerpos de agua.
§ Los agentes químicos: son sustancias orgánicas o inorgánicas como el petróleo y sus derivados, los fertilizantes, los pesticidas, los detergentes y los desechos industriales. Estas sustancias pueden ser absorbidas por los organismos que conforman los ecosistemas o alterar las condiciones físicas y químicas de los factores abióticos de los mismos.
§ Los agentes biológicos: son desechos orgánicos como heces fecales, cuerpos en descomposición, o microorganismos, algunos de los cuales pueden causar enfermedades.
4.2 La destrucción de hábitats naturales
Los seres humanos constantemente estamos transformando ecosistemas y, en ocasiones, los destruimos para satisfacer nuestras necesidades. De hechos, el crecimiento desmedido de las poblaciones humanas ha venido provocando cada vez más presión sobre los ecosistemas. Los ambientes naturales han sido alterados para construir edificaciones, viviendas y vías de transporte, establecer cultivos y potreros para ganadería, hacer represas y para la explotación minera, entre otros.
Todas estas actividades traen como consecuencia que los ecosistemas se transformen punto que algunas de las especies de fauna y flora que los conforman no pueden continuar existiendo en ese lugar y se ven forzadas a desplazarse a otro ambiente o se extinguen. Ambas consecuencias traen un desbalance ecológico, ya que las redes tróficas se ven afectadas si una especie desaparece (en el caso de la extinción) o si una nueva especie ingresa a una red ya establecida (en el caso de que la especie se desplace a otro ambiente).
4.3 La acción antropica en la naturaleza
A medida que crece la población humana, se desarrollan nuevas industrias y nuevas tecnológicas, que afectan enormemente las poblaciones de otras especies y los factores abióticos de los ecosistemas donde habitan como el agua, el aire y el suelo.
4.3.1 Deterioro del agua
Todos los seres vivos necesitamos agua para vivir. Aproximadamente el 70% de la superficie terrestre está cubierta por agua, en su mayor parte es salada en los mares, y una gran parte es dulce, en ríos y otros cuerpos de agua, o congelada en los polos y los nevados. Por encontrarse en todas partes, el agua puede ser contaminada fácilmente por las acciones humanas, y debido al flujo del agua durante su ciclo en la Tierra, la contaminación que se produce en un sitio puede tener efectos perjudiciales en lugares muy distantes. Los cuerpos de agua son considerados vertederos de desechos, por lo que reciben grandes cantidades de sustancias provenientes de la actividad humana como restos de comida, detergentes, grasa y heces.
En las heces pueden estar presentes agentes biológicos de contaminación como microorganismos que pueden ocasionar enfermedades serias y hasta mortales, como el cólera y el tifo.
Los detergentes son agentes químicos que alteran las propiedades físicas del agua, como la tensión superficial. La tensión superficial es un fenómeno por el cual la superficie del agua tiende a comportarse como una delgada película, y es la que permite que algunos insectos puedan caminar sobre ella. Los residuos de alimentos y las grasas que llegan al agua son atacados por los organismos descomponedores, y en este proceso se consume mucho oxigeno. Al haber menos oxigeno algunos animales, como peces y crustáceos, no logran sobrevivir en estas condiciones.
Otra fuente de contaminación en los residuos industriales y desechos de la explotación minera como son los agentes químicos y metales pesados nocivos para el desarrollo de la vida y que afectan a las distintas especies y las redes tróficas a las que pertenecen.
4.3.2 Deterioro del aire
La Tierra está rodeada por una capa de aire conformada por una mezcla de gases, la atmosfera. Los principales gases que forman la atmosfera son el nitrógeno y el oxigeno, y hay pequeñas cantidades de argón, dióxido de carbono y vapor de agua. Como consecuencias de actividades humanas como los procesos industriales y el uso de combustibles fósiles, algunos forestales, se liberan a la atmosfera gran cantidad de sustancias contaminantes que alteran el funcionamiento de los ecosistemas, los ciclos biogeoquimicos atmosféricos, la salud y calidad de vida de quienes habitan el planeta.
La contaminación que se acumula en el aire puede ser de dos tipos:
§ Contaminación primaria: producida por las sustancias que se liberan en la atmosfera y que no sufren cambios ni reacciones para transformarse en nuevas sustancias; es el caso del monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) oxido de azufre (SO2), oxido de nitrógeno, y pequeñas partículas solidas, como cenizas.
§ Contaminación secundaria: se origina cuando los compuestos de la contaminación primaria, una vez llegan a la atmosfera, reaccionan para formar nuevos compuestos que también son altamente contaminantes.
4.3.2.1 Reducción de la capa de ozono
El gas oxigeno está formado por moléculas de dos átomos (O2); en los estratos de la atmosfera los rayos ultravioleta hacen que, a partir de la disociación de la moléculas de O2, formen espontáneamente moléculas con tres átomos de oxigeno. Estas son conocidas con el nombre de ozono (O3). El ozono es un gas incoloro que es nocivo cerca de la superficie de la Tierra ya que es un compuesto altamente corrosivo.
La estratosfera es la capa de la atmosfera donde se encuentra una mayor cantidad de ozono. Cuando los rayos ultravioleta (UV) provenientes del Sol alcanzan esta capa, son absorbidos por las moléculas de oxigeno (O2), que se disocian y se unen en forma de ozono. A su vez las moléculas de ozono absorben la radiación ultravioleta y se transforman nuevamente en oxigeno. Este proceso constante hace que se mantenga el ozono e impide que la mayor parte de la radiación UV llegue a la superficie de la Tierra. Contaminantes como lo clorofluorocarbonados (CFC), que son usados en aerosoles y como líquidos refrigerantes, liberan por efecto de la radiación ultravioleta cloro puro, el cual destruye las moléculas de ozono mucho más rápido de lo que se forman, causando una reducción considerable en el grosor de esta capa.
4.3.2.2 Lluvia acida
Los óxidos de nitrógeno y de azufre sin contaminantes primarios del aire que, al entrar en contacto con el valor de agua, reaccionan para formar contaminantes secundarios como el acido nìtritico y el acido sulfúrico. Estos ácidos permanecen disueltos en el vapor de agua y pueden ser arrastrados a muchos kilómetros del lugar donde se originaron y, posteriormente, se precipitan sobre la tierra en forma de lluvia acida.
La lluvia acida deteriora las hojas de las plantas, cambia las condiciones químicas del suelo y lo daña, deteriora los cultivos y los ecosistemas naturales, modifica el pH de ambientes acuáticos afectando a los organismos que viven en ellos y, también, desgasta edificaciones.
4.3.2.3 Efecto invernadero y calentamiento global
La contaminación del aire está relacionada con el efecto invernadero, fenómeno por al cual la luz proveniente del Sol atraviesa la atmosfera y calienta la superficie de la Tierra. Los gases en la atmosfera impiden que este calor se disipe hacia el espacio genera un efecto similar al de un invernadero. Los gases que causan este efecto se conocen como gases de efecto invernadero. El principal de ellos es el dióxido de carbono, pero el vapor de agua y el metano también contribuyen a que este fenómeno se presente.
El efecto invernadero es necesario para la supervivencia de los organismos en la Tierra ya que, sin él, las temperaturas de la superficie terrestre sean demasiado bajas como para mantener la vida. El problema actual es que las concentraciones de dióxido de carbono y de metano en el aire han aumentado enormemente. Esto ha favorecido a que se intensifique el efecto invernadero, llevando a generar una atendencia general de incremento en las temperaturas promedios de la superficie de la Tierra.
Se estima que el cambio en la temperatura de la Tierra podría ser de entre 1 y 4 grados centígrados en los próximos 50 años, lo que traería consigo importantes consecuencias. Parte del agua de los casquetes polares y de los nevados se derretiría e iría a parar a los mares y océanos. Esto elevaría el nivel del mar causando que gran parte de las costas del mundo, incluyendo importantes ciudades y puertos, queden sumergidas. Al cambiar las temperaturas los ecosistemas se transformarían, y las plantas y animales que no logren adaptarse a las nuevas condiciones climáticas podrían desaparecer. Además, se generarían condiciones más aptas para la propagación de enfermedades tropicales como la malaria.
4.3.3 Deterioro del suelo
El estudio del suelo y su relación con los seres vivos es abordado por una rama de la ciencia conocida como edafología, que explica los procesos de interacción entre los ecosistemas y el suelo. El suelo es un sistema muy complejo formado principalmente por una matriz de rocas descompuestas y minerales en la que puede haber aire, agua y materia orgánica. Las lombrices las bacterias y los hongos que allí habitan también son considerados como parte del suelo. Hay diferentes tipos de suelo dependiendo de su composición, del tipo de roca que le haya dado origen y del proceso de formación que haya seguido.
Algunas de las características más importantes que debe poseer el suelo para el sostenimiento de un ecosistema son la cantidad de materia orgánica o nutriente que se encuentren en él, la capacidad para retener agua aire y el espesor. Los suelos ricos en materia orgánica y con buen flujo de agua y aire son los más fértiles.
Algunos de los principales que contribuyen al deterioro del suelo son:
§ La agricultura intensiva, que agota los nutrientes del suelo y hace necesario un mayor uso de fertilizantes.
§ El uso de pesticidas que atacan no solo a las plagas a las que van dirigidos sino también otras especies benéficas para los ecosistemas, como muchos descomponedores que ayudan a mantener el equilibrio de los ecosistemas al controlar el desarrollo de poblaciones perjudiciales, además de mantener el funcionamiento y la regeneración de los suelos.
§ La tala de árboles y arbustos, puesto que sus raíces ayudan a ligar el suelo y, en su ausencia, se genera erosión, proceso en el que la capa superior del suelo es removida.
§ La contaminación de basuras y desechos industriales que se acumulan en el suelo, cambian sus propiedades químicas y afectan a los organismos que viven en el.
§ La ganadería causa la compactación del suelo y dificulta el drenaje de agua, la aireación y el crecimiento de las raíces de las plantas.
Para la formación y el mantenimiento de un ecosistema la vegetación es un aspecto fundamental ya que de ella depende, en parte, el tipo y la cantidad de fauna que alberga un ecosistema. La vegetación depende, a su vez, del suelo, por lo cual los daños que a este le ocurren traen consecuencias drásticas en la permanencia de los ambientes naturales.
4.3.4 Otras actividades humanas que contribuyen al deterioro del medio ambiente
Otras actividades producto del enorme crecimiento de la población humana como la sobreexplotación de los recursos, la urbanización y la actividad agrícola y ganadería han contribuido indudablemente al deterioro del medio ambiente.
La sobreexplotación de los recursos
En la naturaleza hay abundancia de recursos que son aprovechados por el ser humano para la satisfacción de sus necesidades. Son ellos el suelo, la diversidad biológica incluyendo las especies de plantas, animales, microorganismos y los ecosistemas mismos, los minerales, los combustibles fósiles, entre otros. Estos recursos deben ser aprovechados de una manera racional si se quiere evitar su sobreexplotación, es decir, para evitar que la capacidad de renovación de dichos recursos sea superada.
Muchas especies de plantas con interés comercial han sido sobreexplotadas; bosques enteros han sido talados para extraer madera para usar como combustible y como materia prima para construcción. Los arboles tardan años en crecer, por lo que no pueden ser remplazados lo suficientemente rápido para evitar el daño ecológico.
En cuanto a las especies animales, muchas se han visto fuertemente reducidas, hasta el punto de estar en peligro de extinción o haber desaparecido, al menos localmente. Es el caso de especies como el jaguar, los caimanes, y muchos peces y mamíferos acuáticos, que han sido cazados por interés comercial.
§ Urbanización
Otra actividad humana de gran impacto en los ambientes naturales es la urbanización y la construcción de infraestructuras. A medida que las ciudades se expanden es mayor la presión en las zonas naturales circundantes, no solo por los ambientes que se destruyen, si no porque se mantienen pueden quedar aislados. Este fenómeno de fragmentación o formación de islas hace que parches de ambientes naturales que antes estaban conectados dejen de estarlo, generando una barrera geográfica para las especies que los habitan. Una simple autopista es obstáculo suficiente para impedir que animales arborícolas puedan pasar de un fragmento de bosque a otro, afectando el tamaño de la población y su reproducción. También hay parches naturales territorios de caza muy amplios.
§ Los incendios
Los incendios pueden ser caudados naturalmente o por el ser humano. Hay ecosistemas adaptados para sufrir fuegos periódicos, y en este caso los incendios hacen parte de los ciclos del ecosistema. Sin embargo, debido a los procesos de desertificación y deforestación, cada vez hay más ecosistemas vulnerables al fuego y, sin duda, una mayor pérdida de biodiversidad producto de estos fenómenos ocasionados, en gran medida, por la acción humana.
§ Actividad agrícola y ganadera
El tamaño de la población humana se está incrementando constantemente, de igual manera aumenta la demanda de alimentos. En consecuencia, cada vez más hábitats naturales son destruidos con fines agrícolas y ganaderos. Sin embargo, no tienen fines alimenticios exclusivamente, también se plantan cultivos de interés económico como las flores, y las plantas medicinales. La existencia de dichos cultivos tiene diversos efectos en los ambientes naturales.
El primero de ellos es la pérdida de biodiversidad ya que un ecosistema rico en especies vegetales diferentes es remplazado por un cultivo de una solo especie o de solo unas pocas. Los animales originarios del ecosistema no tienen cabida en un cultivo protegido, por lo que son desplazados o eliminados.
Por otra parte, con el fin de garantizar que las plantas de los cultivos crezcan rápida y sanamente se emplean grandes cantidades de sustancias químicas como fertilizantes y pesticidas. Estas sustancias penetran la Tierra y llegan a los depósitos de agua subterráneas, o son arrastrados por las escorrentías superficiales hasta llegar a los ríos. Los fertilizantes causan el fenómeno de eutroficacion en el agua, haciendo que algas y plantas crezcan desmedidamente, hasta cubrir la superficie del agua e impedir que la luz penétrelos pesticidas, por su parte, pueden matar organismos distintos a lo que se pretende combatir, causando un desorden ecológico. Adicionalmente estas sustancias se acumulan en los tejidos de plantas y animales, lo cual produce el fenómeno de bioacumulacion.
La transformación de hábitats naturales en potreros para ganadería también tiene varios efectos negativos en los ecosistemas.
El ganado pisotea el terreno en el que pasta, haciendo que el suelo se compacte y forma una capa dura que las raíces de las plantas no pueden penetrar. Por esta razón, cuando un terreno ha sido expuesto a pastoreo intensivo no es posible regresarlo a un ecosistema boscoso.
Por otro lado, los procesos digestivos del ganado producen gas metano que se libera hacia la atmosfera. Dichos gas es uno de los principales responsables del efecto invernadero. Dependiendo del número de cabezas de ganado, el impacto en la concentración de los gases de la atmosfera es cada vez mayor. Así mismo, los desechos orgánicos producidos por el ganado son arrastrados por el agua hasta los ríos y lagos, lo que contribuye también el proceso de eutroficacion de los cuerpos de agua.
4. Los ecosistemas cambian por causas antropicas
Las actividades de los seres humanos alteran el equilibrio de los ecosistemas debido a las graves consecuencias que tienen sobre los factores bióticos y abióticos de los mismos.
4.1 La contaminación
La contaminación ocurre cuando se presenta en un ambiente determinado una sustancia o forma de energía que no es propia de él, o cuando algún elemento alcanza niveles muy altos y superiores a las condiciones iníciales. Por ejemplo, el dióxido de carbono es un gas común en la atmosfera; plantas y animales lo producimos cuando respiramos. Sin embargo, a raíz del uso desmedido de combustibles fósiles y las quemas, la concentración de dióxido de carbono en la atmosfera ha aumentado notablemente en los últimos años, hasta convertirse en uno de los principales contaminantes del aire.
La contaminación puede ser causada por agentes físicos, agentes químicos o agentes biológicos.
§ Los agentes físicos: Son materiales o sustancias que por estar presentes en un ecosistema y sin importar su composición química, alteran el equilibrio y la composición de los mismos; por ejemplo, los sedimentos en el agua que impiden que la luz penetre los cuerpos de agua.
§ Los agentes químicos: son sustancias orgánicas o inorgánicas como el petróleo y sus derivados, los fertilizantes, los pesticidas, los detergentes y los desechos industriales. Estas sustancias pueden ser absorbidas por los organismos que conforman los ecosistemas o alterar las condiciones físicas y químicas de los factores abióticos de los mismos.
§ Los agentes biológicos: son desechos orgánicos como heces fecales, cuerpos en descomposición, o microorganismos, algunos de los cuales pueden causar enfermedades.
4.2 La destrucción de hábitats naturales
Los seres humanos constantemente estamos transformando ecosistemas y, en ocasiones, los destruimos para satisfacer nuestras necesidades. De hechos, el crecimiento desmedido de las poblaciones humanas ha venido provocando cada vez más presión sobre los ecosistemas. Los ambientes naturales han sido alterados para construir edificaciones, viviendas y vías de transporte, establecer cultivos y potreros para ganadería, hacer represas y para la explotación minera, entre otros.
Todas estas actividades traen como consecuencia que los ecosistemas se transformen punto que algunas de las especies de fauna y flora que los conforman no pueden continuar existiendo en ese lugar y se ven forzadas a desplazarse a otro ambiente o se extinguen. Ambas consecuencias traen un desbalance ecológico, ya que las redes tróficas se ven afectadas si una especie desaparece (en el caso de la extinción) o si una nueva especie ingresa a una red ya establecida (en el caso de que la especie se desplace a otro ambiente).
4.3 La acción antropica en la naturaleza
A medida que crece la población humana, se desarrollan nuevas industrias y nuevas tecnológicas, que afectan enormemente las poblaciones de otras especies y los factores abióticos de los ecosistemas donde habitan como el agua, el aire y el suelo.
4.3.1 Deterioro del agua
Todos los seres vivos necesitamos agua para vivir. Aproximadamente el 70% de la superficie terrestre está cubierta por agua, en su mayor parte es salada en los mares, y una gran parte es dulce, en ríos y otros cuerpos de agua, o congelada en los polos y los nevados. Por encontrarse en todas partes, el agua puede ser contaminada fácilmente por las acciones humanas, y debido al flujo del agua durante su ciclo en la Tierra, la contaminación que se produce en un sitio puede tener efectos perjudiciales en lugares muy distantes. Los cuerpos de agua son considerados vertederos de desechos, por lo que reciben grandes cantidades de sustancias provenientes de la actividad humana como restos de comida, detergentes, grasa y heces.
§ En las heces pueden estar presentes agentes biológicos de contaminación como microorganismos que pueden ocasionar enfermedades serias y hasta mortales, como el cólera y el tifo.
§ Los detergentes son agentes químicos que alteran las propiedades físicas del agua, como la tensión superficial. La tensión superficial es un fenómeno por el cual la superficie del agua tiende a comportarse como una delgada película, y es la que permite que algunos insectos puedan caminar sobre ella.
§ Los residuos de alimentos y las grasas que llegan al agua son atacados por los organismos descomponedores, y en este proceso se consume mucho oxigeno. Al haber menos oxigeno algunos animales, como peces y crustáceos, no logran sobrevivir en estas condiciones.
Otra fuente de contaminación en los residuos industriales y desechos de la explotación minera como son los agentes químicos y metales pesados nocivos para el desarrollo de la vida y que afectan a las distintas especies y las redes tróficas a las que pertenecen.
4.3.2 Deterioro del aire
La Tierra está rodeada por una capa de aire conformada por una mezcla de gases, la atmosfera. Los principales gases que forman la atmosfera son el nitrógeno y el oxigeno, y hay pequeñas cantidades de argón, dióxido de carbono y vapor de agua. Como consecuencias de actividades humanas como los procesos industriales y el uso de combustibles fósiles, algunos forestales, se liberan a la atmosfera gran cantidad de sustancias contaminantes que alteran el funcionamiento de los ecosistemas, los ciclos biogeoquimicos atmosféricos, la salud y calidad de vida de quienes habitan el planeta.
La contaminación que se acumula en el aire puede ser de dos tipos:
§ Contaminación primaria: producida por las sustancias que se liberan en la atmosfera y que no sufren cambios ni reacciones para transformarse en nuevas sustancias; es el caso del monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) oxido de azufre (SO2), oxido de nitrógeno, y pequeñas partículas solidas, como cenizas.
§ Contaminación secundaria: se origina cuando los compuestos de la contaminación primaria, una vez llegan a la atmosfera, reaccionan para formar nuevos compuestos que también son altamente contaminantes.
4.3.2.1 Reducción de la capa de ozono
El gas oxigeno está formado por moléculas de dos átomos (O2); en los estratos de la atmosfera los rayos ultravioleta hacen que, a partir de la disociación de la moléculas de O2, formen espontáneamente moléculas con tres átomos de oxigeno. Estas son conocidas con el nombre de ozono (O3). El ozono es un gas incoloro que es nocivo cerca de la superficie de la Tierra ya que es un compuesto altamente corrosivo.
La estratosfera es la capa de la atmosfera donde se encuentra una mayor cantidad de ozono. Cuando los rayos ultravioleta (UV) provenientes del Sol alcanzan esta capa, son absorbidos por las moléculas de oxigeno (O2), que se disocian y se unen en forma de ozono. A su vez las moléculas de ozono absorben la radiación ultravioleta y se transforman nuevamente en oxigeno. Este proceso constante hace que se mantenga el ozono e impide que la mayor parte de la radiación UV llegue a la superficie de la Tierra. Contaminantes como lo clorofluorocarbonados (CFC), que son usados en aerosoles y como líquidos refrigerantes, liberan por efecto de la radiación ultravioleta cloro puro, el cual destruye las moléculas de ozono mucho más rápido de lo que se forman, causando una reducción considerable en el grosor de esta capa.
4.3.2.2 Lluvia acida
Los óxidos de nitrógeno y de azufre sin contaminantes primarios del aire que, al entrar en contacto con el valor de agua, reaccionan para formar contaminantes secundarios como el acido nìtritico y el acido sulfúrico. Estos ácidos permanecen disueltos en el vapor de agua y pueden ser arrastrados a muchos kilómetros del lugar donde se originaron y, posteriormente, se precipitan sobre la tierra en forma de lluvia acida.
La lluvia acida deteriora las hojas de las plantas, cambia las condiciones químicas del suelo y lo daña, deteriora los cultivos y los ecosistemas naturales, modifica el pH de ambientes acuáticos afectando a los organismos que viven en ellos y, también, desgasta edificaciones.
4.3.2.3 Efecto invernadero y calentamiento global
La contaminación del aire está relacionada con el efecto invernadero, fenómeno por al cual la luz proveniente del Sol atraviesa la atmosfera y calienta la superficie de la Tierra. Los gases en la atmosfera impiden que este calor se disipe hacia el espacio genera un efecto similar al de un invernadero. Los gases que causan este efecto se conocen como gases de efecto invernadero. El principal de ellos es el dióxido de carbono, pero el vapor de agua y el metano también contribuyen a que este fenómeno se presente.
El efecto invernadero es necesario para la supervivencia de los organismos en la Tierra ya que, sin él, las temperaturas de la superficie terrestre sean demasiado bajas como para mantener la vida. El problema actual es que las concentraciones de dióxido de carbono y de metano en el aire han aumentado enormemente. Esto ha favorecido a que se intensifique el efecto invernadero, llevando a generar una atendencia general de incremento en las temperaturas promedios de la superficie de la Tierra.
Se estima que el cambio en la temperatura de la Tierra podría ser de entre 1 y 4 grados centígrados en los próximos 50 años, lo que traería consigo importantes consecuencias. Parte del agua de los casquetes polares y de los nevados se derretiría e iría a parar a los mares y océanos. Esto elevaría el nivel del mar causando que gran parte de las costas del mundo, incluyendo importantes ciudades y puertos, queden sumergidas. Al cambiar las temperaturas los ecosistemas se transformarían, y las plantas y animales que no logren adaptarse a las nuevas condiciones climáticas podrían desaparecer. Además, se generarían condiciones más aptas para la propagación de enfermedades tropicales como la malaria.
4.3.3 Deterioro del suelo
El estudio del suelo y su relación con los seres vivos es abordado por una rama de la ciencia conocida como edafología, que explica los procesos de interacción entre los ecosistemas y el suelo. El suelo es un sistema muy complejo formado principalmente por una matriz de rocas descompuestas y minerales en la que puede haber aire, agua y materia orgánica. Las lombrices las bacterias y los hongos que allí habitan también son considerados como parte del suelo. Hay diferentes tipos de suelo dependiendo de su composición, del tipo de roca que le haya dado origen y del proceso de formación que haya seguido.
Algunas de las características más importantes que debe poseer el suelo para el sostenimiento de un ecosistema son la cantidad de materia orgánica o nutriente que se encuentren en él, la capacidad para retener agua aire y el espesor. Los suelos ricos en materia orgánica y con buen flujo de agua y aire son los más fértiles.
Algunos de los principales que contribuyen al deterioro del suelo son:
§ La agricultura intensiva, que agota los nutrientes del suelo y hace necesario un mayor uso de fertilizantes.
§ El uso de pesticidas que atacan no solo a las plagas a las que van dirigidos sino también otras especies benéficas para los ecosistemas, como muchos descomponedores que ayudan a mantener el equilibrio de los ecosistemas al controlar el desarrollo de poblaciones perjudiciales, además de mantener el funcionamiento y la regeneración de los suelos.
§ La tala de árboles y arbustos, puesto que sus raíces ayudan a ligar el suelo y, en su ausencia, se genera erosión, proceso en el que la capa superior del suelo es removida.
§ La contaminación de basuras y desechos industriales que se acumulan en el suelo, cambian sus propiedades químicas y afectan a los organismos que viven en el.
§ La ganadería causa la compactación del suelo y dificulta el drenaje de agua, la aireación y el crecimiento de las raíces de las plantas.
Para la formación y el mantenimiento de un ecosistema la vegetación es un aspecto fundamental ya que de ella depende, en parte, el tipo y la cantidad de fauna que alberga un ecosistema. La vegetación depende, a su vez, del suelo, por lo cual los daños que a este le ocurren traen consecuencias drásticas en la permanencia de los ambientes naturales.
4.3.4 Otras actividades humanas que contribuyen al deterioro del medio ambiente
Otras actividades producto del enorme crecimiento de la población humana como la sobreexplotación de los recursos, la urbanización y la actividad agrícola y ganadería han contribuido indudablemente al deterioro del medio ambiente.
§ La sobreexplotación de los recursos
En la naturaleza hay abundancia de recursos que son aprovechados por el ser humano para la satisfacción de sus necesidades. Son ellos el suelo, la diversidad biológica incluyendo las especies de plantas, animales, microorganismos y los ecosistemas mismos, los minerales, los combustibles fósiles, entre otros. Estos recursos deben ser aprovechados de una manera racional si se quiere evitar su sobreexplotación, es decir, para evitar que la capacidad de renovación de dichos recursos sea superada.
Muchas especies de plantas con interés comercial han sido sobreexplotadas; bosques enteros han sido talados para extraer madera para usar como combustible y como materia prima para construcción. Los arboles tardan años en crecer, por lo que no pueden ser remplazados lo suficientemente rápido para evitar el daño ecológico.
En cuanto a las especies animales, muchas se han visto fuertemente reducidas, hasta el punto de estar en peligro de extinción o haber desaparecido, al menos localmente. Es el caso de especies como el jaguar, los caimanes, y muchos peces y mamíferos acuáticos, que han sido cazados por interés comercial.
§ Urbanización
Otra actividad humana de gran impacto en los ambientes naturales es la urbanización y la construcción de infraestructuras. A medida que las ciudades se expanden es mayor la presión en las zonas naturales circundantes, no solo por los ambientes que se destruyen, si no porque se mantienen pueden quedar aislados. Este fenómeno de fragmentación o formación de islas hace que parches de ambientes naturales que antes estaban conectados dejen de estarlo, generando una barrera geográfica para las especies que los habitan. Una simple autopista es obstáculo suficiente para impedir que animales arborícolas puedan pasar de un fragmento de bosque a otro, afectando el tamaño de la población y su reproducción. También hay parches naturales territorios de caza muy amplios.
§ Los incendios
Los incendios pueden ser caudados naturalmente o por el ser humano. Hay ecosistemas adaptados para sufrir fuegos periódicos, y en este caso los incendios hacen parte de los ciclos del ecosistema. Sin embargo, debido a los procesos de desertificación y deforestación, cada vez hay más ecosistemas vulnerables al fuego y, sin duda, una mayor pérdida de biodiversidad producto de estos fenómenos ocasionados, en gran medida, por la acción humana.
§ Actividad agrícola y ganadera
El tamaño de la población humana se está incrementando constantemente, de igual manera aumenta la demanda de alimentos. En consecuencia, cada vez más hábitats naturales son destruidos con fines agrícolas y ganaderos. Sin embargo, no tienen fines alimenticios exclusivamente, también se plantan cultivos de interés económico como las flores, y las plantas medicinales. La existencia de dichos cultivos tiene diversos efectos en los ambientes naturales.
El primero de ellos es la pérdida de biodiversidad ya que un ecosistema rico en especies vegetales diferentes es remplazado por un cultivo de una solo especie o de solo unas pocas. Los animales originarios del ecosistema no tienen cabida en un cultivo protegido, por lo que son desplazados o eliminados.
Por otra parte, con el fin de garantizar que las plantas de los cultivos crezcan rápida y sanamente se emplean grandes cantidades de sustancias químicas como fertilizantes y pesticidas. Estas sustancias penetran la Tierra y llegan a los depósitos de agua subterráneas, o son arrastrados por las escorrentías superficiales hasta llegar a los ríos. Los fertilizantes causan el fenómeno de eutroficacion en el agua, haciendo que algas y plantas crezcan desmedidamente, hasta cubrir la superficie del agua e impedir que la luz penétrelos pesticidas, por su parte, pueden matar organismos distintos a lo que se pretende combatir, causando un desorden ecológico. Adicionalmente estas sustancias se acumulan en los tejidos de plantas y animales, lo cual produce el fenómeno de bioacumulacion.
La transformación de hábitats naturales en potreros para ganadería también tiene varios efectos negativos en los ecosistemas.
El ganado pisotea el terreno en el que pasta, haciendo que el suelo se compacte y forma una capa dura que las raíces de las plantas no pueden penetrar. Por esta razón, cuando un terreno ha sido expuesto a pastoreo intensivo no es posible regresarlo a un ecosistema boscoso.
Por otro lado, los procesos digestivos del ganado producen gas metano que se libera hacia la atmosfera. Dichos gas es uno de los principales responsables del efecto invernadero. Dependiendo del número de cabezas de ganado, el impacto en la concentración de los gases de la atmosfera es cada vez mayor. Así mismo, los desechos orgánicos producidos por el ganado son arrastrados por el agua hasta los ríos y lagos, lo que contribuye también el proceso de eutroficacion de los cuerpos de agua.