Conceptos básicos

– Biosfera: es el conjunto de todos los seres vivos que pueblan la Tierra. La energía solar que entra en ella se transforma en materia orgánica mediante la fotosíntesis, la materia se recicla mediante los descomponedores.

– Ecosistema: es un sistema natural formado por componentes vivos o bióticos y componentes no vivos o abióticos (humedad, temperatura…) que interactúan entre sí.

– Biocenosis: conjunto de seres vivos de distintas especies que comparten un mismo territorio denominado biotopo.

– Biotopo: lugar físico que ocupan los seres vivos.

– Ecosfera: es el conjunto de todos los ecosistemas de la Tierra, es decir, el gran ecosistema planetario, es un sistema abierto para la energía y cerrado para la materia.

– Bioma: son los diferentes ecosistemas tipo que hay en la Tierra

Características de un ecosistema

– Sus componentes interactúan entre sí.

– Son sistemas autorregulados.

– Su extensión es muy variable.

– Son sistemas abiertos para la energía y cerrados para la materia.

Relaciones tróficas

Representan el mecanismo de transferencia energética de unos organismos a otros en forma de alimento, se presenta con cadenas tróficas que unen con flechas diferentes eslabones o niveles tróficos.

Niveles tróficos:

• Productores: forman el primer nivel trófico con organismos autótrofos, destacamos los fotosintéticos que captan energía lumínica y la transforman en energía química mediante la fotosíntesis, y los quimiosintéticos que sintetizan su materia orgánica a partir de la oxidación de materia inorgánica (bacterias). Parte de la energía es consumida por los productores en la respiración celular y el resto puede pasar a otros niveles tróficos en forma de materia orgánica.
• Consumidores: organismos heterótrofos que toman su materia orgánica directa o indirectamente de los autótrofos. Existen varios niveles tróficos: herbívoros o consumidores primarios, carnívoros o consumidores secundarios, supercarnívoros. Sería más ajustado a la realidad hablar de redes tróficas más que de cadenas, pues cada organismo o nivel suele comer de diferentes niveles y a su vez ser comido por más de un nivel.
• Descomponedores: organismos detritívoros (bacterias y hongos), transforman la materia orgánica en sales minerales y así la reciclan cerrando el ciclo.

Ciclos de la materia y flujo de energía

– Reciclado de materia: la materia orgánica es biodegradable, es decir, puede ser degradada y transformada en materia inorgánica por los descomponedores, así queda en forma de sales minerales disponibles de nuevo para los productores, el ciclo de la materia tiende a ser cerrado.

– Flujo de energía: la energía solar pasa a energía química por la fotosíntesis y de ahí pasa del nivel trófico a nivel trófico en forma de alimento, el flujo de energía es abierto y unidireccional, el número de eslabones de la cadena trófica suele ser corto.

Cadenas y redes tróficas

Cadena trófica: son una representación de la transferencia unidireccional de la materia y energía de un organismo, que sirve de alimento, a otro, que lo obtiene.

Tipos:

• De los herbívoros
• De los detritívoros

Redes tróficas: representan distintas cadenas tróficas íntimamente relacionadas e interconectadas, que se pueden dar entre los diferentes miembros de un ecosistema.

Parámetros tróficos

Sirven para medir la rentabilidad energética de un nivel trófico o del ecosistema completo.

• Biomasa: es la cantidad en peso de materia orgánica viva o muerta de un nivel trófico o de un ecosistema completo.
• Producción: es la cantidad de energía que fluye por cada nivel trófico.
  • Producción primaria: es la energía fijada por los organismos autótrofos.
  • Producción secundaria: es la correspondiente al resto de niveles tróficos.
  Otros dos tipos:
  • Producción bruta: es la cantidad de energía captada por unidad de tiempo por un nivel trófico.
  • Producción neta: es la cantidad de energía almacenada por unidad de tiempo. Fórmula: Pn=Pb-R, siendo R la energía utilizada.
• Productividad: es la relación entre la producción neta y la biomasa, también se denomina tasa de renovación.
• Tiempo de renovación: es el tiempo que tarda en renovarse un nivel trófico o ecosistema y es la inversa de la productividad.
• Eficiencia ecológica: es la fracción de la producción neta de un determinado nivel trófico que se convierte en producción neta del siguiente nivel. T=B/Pn

Pirámides tróficas

Modo de representación de las relaciones tróficas de un ecosistema, en el que los niveles están representados por rectángulos superpuestos, como una escalera, poniendo en la base siempre a los productores.

• Pirámides de energía: representan el contenido energético de cada nivel con forma de verdadera pirámide.
• Pirámides de biomasa: elaboradas en función de la biomasa de cada nivel, suelen cumplir la regla del 10%.
• Pirámide de números: representa el número de individuos de cada nivel.

Factores limitantes de la producción primaria

Ley del mínimo: el crecimiento de una especie vegetal se ve limitado por un único factor que se encuentra en cantidad inferior a la mínima necesaria y que actúa como factor limitante. Los principales factores limitantes de la producción primaria son la temperatura, humedad, falta de nutrientes o luz, pero también hay que tener en cuenta otras energías externas (vientos, lluvias, abonos, riegos…).

• Temperatura y humedad: son limitantes en las áreas continentales y la eficiencia fotosintética aumenta al aumentar ambos parámetros, el límite para la temperatura es la desnaturalización de la enzima RuBisCO. En la fotosíntesis hay dos rutas:
  • Si la concentración es la normal en la atmósfera la RuBisCo funciona incorporando dióxido de carbono en la fotosíntesis y produciendo materia orgánica al tiempo que se desprende oxígeno.
  • Si la concentración de oxígeno supera el 21 % y la de dióxido desciende por debajo de 0,03 %, se ralentiza la fotosíntesis y se produce fotorrespiración expulsando CO2 y captando O2, este proceso no es tan eficiente.
  Dos grupos de plantas:
  • Plantas C3 (soja, arroz, tomate, cebada): en ambientes favorables pierden agua por los estomas y realizan la fotosíntesis en condiciones de sequía, cierran los estomas y realizan la fotorrespiración.
  • Plantas C4 (maíz, caña de azúcar…): pueden incorporar CO2 aunque su concentración sea muy pequeña y evitan la fotorrespiración, su producción en materia orgánica es mayor. Las de ambientes desérticos, como los cactus, tienen mecanismos para evitar la pérdida de agua, son plantas CAM y fijan CO2 en la noche y en el día cierran sus estomas.
• Luz y disposición de las unidades fotosintéticas: salvo en las profundidades marinas no es muy común en los continentes que la falta de luz sea un limitante para la producción primaria, la propia estructura del aparato fotosintético sí constituye un factor limitante, la luz incide sobre los fotosistemas de los cloroplastos y estos se hacen sombra unos a otros, la energía lumínica empieza a transformarse en energía química, al aumentar la intensidad lumínica aumenta la producción fotosintética, pero superado un límite el centro de reacción se satura y entonces la eficiencia es muy baja (efecto cuello de botella).

Ciclos biogeoquímicos

Comprenden una serie de caminos realizados por la materia que escapa de la biosfera a través de otros sistemas antes de retornar a ella, el tiempo es muy variable llamándose almacén o reserva a aquel lugar donde es máximo, están relacionados con el ciclo del agua, el ciclo geológico y los procesos vitales de la fotosíntesis y la respiración, tienden a ser cerrados pero la actividad humana tiende a alterarlos en cuanto a su reciclado de nutrientes y su ausencia de producción de desechos, comprometiendo su sostenibilidad. Los principales ciclos biogeoquímicos son: C, S, N y P.

Diferencias entre las cadenas acuáticas y terrestres