Ecología y Sostenibilidad: Impactos Ambientales y Dinámicas de Ecosistemas

Eutrofización de Lagos y Embalses

Se denomina eutrofización al efecto que produce la entrada de nutrientes (nitrógeno, N; fósforo, P) a los lagos y embalses por causas antrópicas. El proceso ocurre de la siguiente manera: En primer lugar, la entrada de nutrientes en el lago o embalse produce un aumento de la Producción Primaria Neta (PPN) en la zona iluminada. Este aumento provoca el agotamiento del nitrógeno, así como la proliferación de algas cianofíceas fijadoras de nitrógeno, hasta que se agota el fósforo. Las algas mueren y comienza el periodo de descomposición. Muchas cianofíceas producen toxinas que hacen que el agua no sea útil para el consumo. Además, se incrementa la caída de detritos al fondo. Como consecuencia, aumenta la respiración de detritívoros en el fondo, lo que producirá una falta de oxígeno (O2). Esto se traducirá en mortandad de peces. La entrada de materia orgánica (M.O.) en lagos y embalses producirá los mismos efectos que la entrada de nutrientes, con la diferencia de que el proceso no comienza con el aumento de la PPN, sino con el incremento de M.O. en el fondo.

Métodos de Lucha contra la Eutrofización

• Evitarla, limitando y depurando los vertidos.
• Precipitar químicamente el exceso de fósforo (muy costoso).
• Oxigenar el fondo (muy costoso y no resuelve completamente el problema).
• Introducir peces herbívoros que reduzcan la biomasa de algas (no existen especies autóctonas adecuadas).
• Aumentar la tasa de renovación del agua superficial (válido para embalses).

En los lagos estrechos y profundos hay poca tendencia a la eutrofización, ya que hay poca superficie caliente iluminada y poca PPN. El fondo frío y oscuro tiene mayor reserva de O2 que en el caso de aguas más cálidas. Cuando la entrada de nutrientes cesa, la eutrofización tiende a desaparecer, ya que la anoxia del fondo desencadena la desnitrificación.

Agricultura y su Impacto Ambiental

Comparación entre Cultivo Mecanizado y No Mecanizado

El cultivo sin mecanizar tiene una red trófica más compleja y un ciclo de nutrientes más cerrado que el cultivo mecanizado. También utiliza menos energía auxiliar externa (combustibles fósiles). El cultivo mecanizado usa más eficientemente la energía auxiliar, produce más por hectárea y de forma más eficiente. Esto hace que sea más rentable. El cultivo mecanizado es sustancialmente dependiente de una fuente de energía externa: el petróleo. El sistema no mecanizado se automantiene sin depender del petróleo.

Impacto de la Agricultura sobre el Ciclo del Agua

Independientemente del cambio en la evapotranspiración que puede suponer la sustitución de la vegetación espontánea por cultivos, el mayor impacto de la agricultura sobre el ciclo hidrológico se debe a la irrigación. En todo el planeta se usan grandes cantidades de agua superficial y subterránea para este fin. El uso de las aguas superficiales para regadío requiere la creación de embalses, que producen importantes cambios ecológicos en las aguas continentales. Los embalses suelen ser turbios, lo que disminuye la fotosíntesis, y eutróficos. Se desarrolla una comunidad de organismos adaptados a ambientes acuáticos estacionarios. Estos cambios causan tal desequilibrio que el embalse permanece ecológicamente inestable durante mucho tiempo. La construcción de embalses también modifica el régimen y la forma del río, al cambiar el caudal. La migración de los peces aguas arriba se ve impedida. La extracción abusiva de aguas subterráneas puede poner en peligro en determinadas zonas la existencia de humedales que se alimentan de estas aguas. Una extracción de agua subterránea cerca de la costa mayor que la recarga provoca la intrusión de agua marina en el acuífero, salinizándolo e inutilizándolo para el riego y otros usos. La agricultura, además de ser la actividad humana que más agua consume, no permite la reutilización del agua en el mismo proceso. Además, contamina de forma difusa el agua con nitratos.

Impacto de la Agricultura sobre el Medio Ambiente

La intensificación de la agricultura, conocida como la “Revolución Verde”, que se inició en los años 60, modificó las prácticas agrícolas y ganaderas. Anteriormente, estas actividades tenían un bajo impacto y permitían a los organismos de los ecosistemas naturales adaptarse a ellas.

La aplicación de métodos mecánicos y químicos para el manejo de las explotaciones agrícolas, como el laboreo, la aplicación de plaguicidas y el abonado, ha generado una serie de impactos ambientales a nivel parcelario. El suelo se ha deteriorado como consecuencia de la erosión, la compactación, la pérdida de materia orgánica, y la contaminación con pesticidas y, en algunas zonas, metales pesados. Los impactos sobre el agua están estrechamente relacionados con los del suelo, debido a la lixiviación de nutrientes y la contaminación por plaguicidas, lo que resulta en la contaminación de aguas superficiales y subterráneas, un problema que a su vez genera impactos económicos y ecológicos. Estos impactos se extienden por todo el paisaje en el que se desarrollan, produciendo regresión ecológica. Las áreas cultivadas reducen la biodiversidad de los ecosistemas naturales adyacentes, al aislarlos. El uso de productos químicos poco degradables puede dar lugar a fenómenos de bioacumulación y biomagnificación. Puede provocarse eutrofización en ríos y lagos, modificando la calidad del agua y las cadenas tróficas en los sistemas acuáticos. A nivel global, se han producido modificaciones en los ciclos biogeoquímicos y del agua, acrecentadas por el transporte a larga distancia de insumos (como los combustibles fósiles), que contribuyen al cambio de la temperatura del planeta y, con ello, al clima.

Conceptos Fundamentales de Ecología

¿Qué es la Ecología?

Es una ciencia, parte de la Biología, cuyo objetivo es el estudio de la estructura y funcionamiento de la vida a un nivel de organización en el que los individuos y las poblaciones interactúan entre sí y con el medio físico.

Ramas de la Ecología

• Autoecología

  Es la ciencia que estudia las relaciones del individuo con su medio. Se basa en el análisis cuantitativo, que se interesa por la distribución geográfica y la dinámica poblacional, y en el cualitativo, que considera los caracteres genéticos. Se encarga del estudio de las adaptaciones de una especie a los factores abióticos.

• Sinecología

  Estudio de las relaciones entre grupos de organismos.

• Ecología Descriptiva

  Estudia la caracterización morfológica y funcional.

• Ecología Funcional

  Estudia las causas próximas de la distribución y abundancia de organismos. Tiende a la abstracción, ya que no se pueden analizar todas las variables juntas ni todas afectan de igual manera.

• Enfoque Evolutivo

  Busca conocer el motivo por el cual una población ha llegado a ser como es.

• Macroecología

  Estudio de patrones y procesos ecológicos a grandes escalas.

Definiciones Clave

• Ecosistema

  Es el conjunto de seres vivos, el medio físico en el que viven y los flujos de materia y energía que se establecen entre ellos y con el medio. Cualquier parte con vida es un ecosistema.

• Medio Ambiente

  Es el entorno vital, el conjunto de factores físico-naturales, sociales, culturales, económicos y estéticos que interactúan entre sí, con el individuo y con la comunidad en la que vive, determinando su forma, carácter, relación y supervivencia.

• ¿Qué es un Sistema?

  Un conjunto de elementos en interacción, un objeto real o simbólico que es susceptible de ser diseccionado en partes mediante análisis, pero que presenta un comportamiento unitario. Ej: sistema digestivo.

Organización Jerárquica de la Vida

• Partícula subatómica
• Átomo
• Molécula
• Organelo
• Célula
• Tejido
• Órgano
• Sistema
• Organismo
• Población
• Comunidad
• Ecosistema
• Biosfera

Componentes del Ecosistema

• Biocenosis (organismos)

  Conjunto de individuos de muchas especies o parte biológica del ecosistema.

• Biotopo (ambiente)

  Los componentes físicos y químicos no vivos del ecosistema, sin los cuales la biocenosis no puede sobrevivir (factores abióticos).

Retroalimentación en Ecosistemas

Cuando hay más plantas, habrá más alimento para que las liebres coman, por lo tanto, su número crece. Esto, a su vez, supone un mayor alimento para los linces, que también crecen en número. Cuando se llega al límite de disponibilidad de plantas, las poblaciones de liebres se regulan, sobreviviendo solo algunas al no haber suficiente alimento, y lo mismo ocurre con los linces al no haber tantas liebres.

Dinámica de Ecosistemas

Flujo de Energía y Circulación de la Materia

El sol produce energía que es captada por los productores primarios (plantas, algas). Estos devuelven una parte y la otra parte la transfieren a los consumidores (herbívoros, carnívoros) y a los detritívoros (humus, cadáveres), a quienes también aportan la materia creada. Los consumidores pierden parte de la energía al realizar sus actividades, y otra parte, junto con la materia, pasa a los detritos. Si los detritos transfieren materia a los consumidores de la cadena detrítica, estos la devuelven en forma de energía y viceversa. De aquí se obtiene materia, como los nutrientes inorgánicos, también derivados de los detritos. Por último, los nutrientes inorgánicos son los encargados de proporcionar materia a los productores primarios para que continúe la cadena.

La transferencia de energía entre los seres vivos se realiza a través del nacimiento, crecimiento, reproducción y muerte de los individuos. La velocidad a la que fluyen energía y materiales depende de la velocidad a la que se renuevan los seres vivos que lo integran. El proceso de nacimientos y muertes, junto con la interacción entre los seres vivos y el ambiente, es el motor de la evolución.

Regresión y Sucesión Ecológica

• Regresión

  Pérdida de especies, de biomasa o de estructura que se produce en un ecosistema, bien por una fuerte perturbación (como un incendio, huracán o inundación) o por la acción del ser humano. Las especies se van sustituyendo con la extinción de algunas y la llegada de otras.

• Sucesión

  Proceso de autoorganización de los sistemas a lo largo del tiempo por el que se va incrementando el número de especies, la estructura y la biomasa. El flujo de energía (solar) y la circulación de materia (suelo y productores primarios) cambian con el tiempo.

Tipos de Energía en Ecosistemas

¿Qué energía pone los nutrientes a disposición de los productores primarios? La energía exosomática, que depende del clima.

• Energía Exosomática

  Circula fuera del cuerpo de los organismos (ej: energía solar).

• Energía Endosomática

  Circula entre organismos como energía química (ej: fotosíntesis).

Agroecosistemas y su Interacción con el Entorno

Ecosistemas Agrarios

Las explotaciones agropecuarias son ecosistemas transformados por el ser humano, y pueden y deben ser estudiados desde un punto de vista ecológico.

Agroecosistema

Es cualquier tipo de ecosistema modificado y gestionado por los seres humanos con el objetivo de obtener alimentos, fibras y otros materiales de origen biótico.

Particularidades de los Sistemas Agrarios

• Los nutrientes de los ecosistemas agrarios no forman un ciclo cerrado; se reciclan poco, la mayoría proceden del exterior y se exportan a otros ecosistemas.
• Las especies usualmente no coexisten en el mismo territorio.
• En los sistemas agrarios, el gasóleo aparece como una fuente adicional de energía auxiliar que incrementa la producción agrícola, pero no interviene directamente en la producción vegetal.
• Si la población es rural y vive en el campo, los intercambios son pequeños, pero si se concentra en grandes ciudades, los intercambios son enormes.
• En los ecosistemas agrarios hay muchas menos especies que en los ecosistemas naturales.
• Cuanto mayor sea la intensificación, menor será el número de especies.
• Están controlados desde fuera.
• La tasa de renovación es muy alta.

El Paisaje y el Paisaje Agrario

• Paisaje

  Conjunto de ecosistemas (pastizales, matorrales, lagunas, marismas, ríos, bosques, etc.) que coexisten en un territorio y se relacionan entre sí. El prado y el bosque tienen diferencias en estructura y funcionamiento. En el prado, la energía y los materiales circulan más deprisa que en el bosque porque los seres vivos que lo forman nacen y mueren más rápidamente.

• Paisaje Agrario

  Parcelas con cultivos de diferente naturaleza, granjas de animales de diferentes características, áreas urbanas y zonas rurales coexisten en el territorio formando un paisaje agrario. Los ecosistemas agrarios y naturales intercambian materiales y organismos y compiten por el territorio. Los ecosistemas agrícolas y naturales interfieren entre sí: los cultivos actúan como barrera frente a los ecosistemas naturales, y los ecosistemas naturales pueden impedir la comunicación entre ecosistemas agrícolas.

Relación entre Ecosistemas Agrarios y Naturales

• Efectos Beneficiosos

  • Bosques: Evitan la erosión y regulan el ciclo del agua, evitando la inundación y el aterramiento de embalses, ciudades y campos de cultivos.
  • Ecosistemas Acuáticos: Depuran el agua del exceso de nutrientes y detritos que reciben de los ecosistemas agrarios, haciendo posible su reutilización.
  • La Vegetación Natural de los Linderos: Alberga muchos enemigos naturales de las malas hierbas y de las plagas de los cultivos.

• Efectos Perjudiciales

  • Ecosistemas Agrarios: Vierten muchos desechos sobre los ecosistemas naturales, modificando su funcionamiento y haciéndoles perder muchas especies. Aislan, desecan, inundan y eliminan ecosistemas naturales, haciéndolos desaparecer o afectando gravemente su diversidad.
  • Ecosistemas Naturales: Pueden afectar negativamente a los agrarios si albergan plagas, malas hierbas o si compiten con estos por el agua.