Tipos de Ecosistemas y Ciclos Biogeoquímicos: Funcionamiento y Evolución

Tipos de Ecosistemas

Las Estepas

En la península existen zonas como las Bardenas Reales, Los Monegros, Belchite, áreas de Murcia, etc., debido a sus escasas precipitaciones. Además, hay extensas zonas llanas en Castilla y León, Castilla-La Mancha y Extremadura, entre otras, donde se cultiva cereal de secano, que se denominan pseudoestepas, pues son similares a las auténticas estepas y tienen similares especies animales, entre las que destacan las llamadas aves esteparias, como la avutarda, el sisón, la alondra de Dupont y el aguilucho cenizo.

El Bosque de Galería

Se llama así a los bosques que crecen en las riberas de los ríos y arroyos. En ellos encontramos especies de árboles que requieren una gran humedad y no buscan unas características especiales en cuanto al suelo. Los árboles más frecuentes son los sauces, los álamos, los olmos y los fresnos. Hacia el norte abundan los avellanos y los alisos, y en el sur, los tarajes. Además, se asocian otros arbustos, como rosales silvestres, zarzamoras, etc. Estos bosques dan refugio a pájaros y pequeños mamíferos.

La Laurisilva

Es un tipo de selva típica de climas templados y húmedos, con estaciones, pero poco marcadas. En España se encuentra en las vertientes norte y noreste de las islas con mayor relieve de Canarias, donde se desarrolla a expensas de la humedad que dejan los vientos alisios. Cuando estos vientos ascienden, la humedad se condensa y da lugar a extensas masas de nubes. Las plantas poseen hojas perennes, pues las condiciones son siempre adecuadas para realizar la fotosíntesis. Debido a su aislamiento, en la laurisilva se dan numerosas plantas endémicas, así como algunos animales, por ejemplo, las palomas rabiche y turqué.

¿Cómo Ingresa la Energía en los Ecosistemas?

La materia que forma el universo está constituida por átomos de los diferentes elementos químicos generados en las estrellas. Estos, para unirse entre sí, necesitan energía. A las distintas formas de energía con las que se unen los átomos se les llama enlace químico. Todos los seres vivos emplean la energía que contienen los enlaces químicos de la materia orgánica, la llamada energía química de enlace, para poder realizar todas sus actividades. Los autótrofos fabrican su propia materia orgánica a partir de materia inorgánica y de una fuente de energía, la luz. Los heterótrofos toman la materia orgánica de otros seres vivos, pues no son capaces de fabricarla como los autótrofos. Existen dos tipos de procesos por los cuales los organismos autótrofos son capaces de formar materia orgánica: la fotosíntesis y la quimiosíntesis.

La Fotosíntesis

Es el proceso por el cual los organismos autótrofos fotosintetizadores emplean la energía luminosa para fabricar moléculas orgánicas. La energía luminosa es captada por la clorofila y otros pigmentos que se encuentran en los cloroplastos, en unas membranas especiales que forman unos pequeños sacos llamados tilacoides. La fotosíntesis ocurre en dos fases:

• Fase luminosa: Los cloroplastos captan la energía luminosa y la almacenan como energía de enlace de compuestos químicos reducidos. Este proceso ocurre en la membrana de los tilacoides y requiere luz.
• Fase oscura: La energía de los compuestos reducidos se emplea para reducir el CO₂, que formará con el agua materia orgánica. Este proceso ocurre en el interior de los cloroplastos y no precisa luz solar.

La Quimiosíntesis

Es el proceso por el que los organismos autótrofos quimiosintetizadores usan energía de reacciones químicas para fabricar moléculas orgánicas. Los microorganismos que la realizan obtienen energía de la oxidación de compuestos inorgánicos reducidos que se encuentran en el medio en el que viven. Al hacerlo, dejan depósitos característicos de los compuestos minerales que usan. Son tan característicos que permiten buscar vida en lugares donde no la hay, pero en los que la pudo haber. En Marte la realizan diversos tipos de bacterias, que emplean compuestos de nitrógeno, de azufre y de hierro.

¿Cómo Obtienen la Energía los Seres Vivos?

Las moléculas orgánicas complejas se oxidan mediante un conjunto de reacciones, conocidas como catabolismo, para suministrar la energía que precisan los seres vivos.

• Fermentación: Se realiza en ausencia de oxígeno; por ello, la oxidación de la materia orgánica no es total. Se produce energía y moléculas orgánicas más oxidadas que las de partida, como ácido láctico, etanol y otros.
• Respiración celular o aerobia: Consiste en la degradación completa de las moléculas orgánicas en presencia de oxígeno hasta CO₂ y H₂O. Evolutivamente es posterior a la fermentación, pero como proporciona mucha más energía que esta, es el proceso mayoritario actualmente en los seres vivos.

Parámetros Tróficos

Permiten evaluar la acumulación y transferencia de energía o materia que se produce en un ecosistema.

• Biomasa: Es la masa seca o húmeda de todos los organismos que forman un nivel trófico o un ecosistema, por unidad de superficie o volumen.
• Producción: Es la cantidad de energía que se almacena en forma de biomasa en cada nivel trófico o en el ecosistema por unidad de superficie o volumen y por unidad de tiempo.
• Producción bruta (PB): Es la cantidad total de energía capturada por un nivel trófico determinado y por unidad de tiempo.
• Producción neta (PN): Es la cantidad total de energía por un nivel trófico determinado y por unidad de tiempo, tras descontar la energía gastada en la respiración celular (R). (PN = PB - R).

En función del nivel trófico, también podemos distinguir entre producción primaria y producción secundaria:

• Producción primaria: Es la energía captada por los productores de un ecosistema.
• Producción secundaria: Es la energía captada por los consumidores mediante la alimentación.
• Productividad: Este valor expresa la rentabilidad de un nivel trófico, pues relaciona su producción anual con su biomasa inicial (p = P/B). Podemos hablar de la productividad bruta (Pb = PB/B) y de la productividad neta o tasa de renovación (r = PN/B).

Ciclos Biogeoquímicos

Ciclo del Carbono

Se encuentra principalmente en la atmósfera, incorporándose a los seres vivos a partir de la fotosíntesis y se transfiere a través de las relaciones tróficas. Se devuelve a la atmósfera a partir de la respiración celular o la fermentación, también a partir de incendios naturales y las erupciones volcánicas. Es retenido en la parte geológica del ciclo cuando los sedimentos ricos en carbonato de calcio depositados en los fondos forman rocas sedimentarias, y cuando los restos de plancton y vegetales que quedan enterrados en ausencia de oxígeno se transforman en petróleo o carbón.

Ciclo del Nitrógeno

Presenta su reservorio en la atmósfera. Es el elemento fundamental de biomoléculas. Es muy difícil romper la molécula de N₂. Se produce a partir de la fijación. Existen tres procesos: fijación biológica, la realizan bacterias y hongos empleando gran cantidad de energía, algunos establecen simbiosis con algunas plantas a las que ceden el nitrógeno; las cianobacterias también pueden fijar N₂; fijación industrial, que emplea procedimientos industriales para fabricar abono agrícola; fijación atmosférica, ocurre cuando la radiación UV descompone el N₂ atmosférico. Los animales, como resultado, eliminan al medio nitrógeno. Estos pueden ser empleados de nuevo por plantas o transformarse en N₂ y volver a la atmósfera.

Ciclo del Fósforo

El fósforo se deposita en grandes cantidades en los huesos. Las plantas y otros autótrofos lo toman del suelo o el agua, lo incorporan a las moléculas orgánicas y lo transfieren en las relaciones tróficas al resto de seres vivos. Abandonan el ciclo cuando los esqueletos de los animales caen al fondo y pasan a formar las rocas sedimentarias. En los ecosistemas marinos costeros, las aves consumen peces y producen excrementos ricos en fósforo que son explotados para la fabricación de abono. El fósforo, al ser retirado rápidamente, es escaso en los ecosistemas y se convierte en un factor limitante de muchos de ellos. Por el contrario, cuando está en exceso produce el florecimiento de los microorganismos que, al no ser degradados aeróbicamente, se descomponen por fermentación y producen la eutrofización de las aguas.

Cambios Estacionales

A medida que nos separamos del ecuador, los ecosistemas están sometidos a la estacionalidad del clima. De una estación a otra varían las horas de sol, la temperatura, las precipitaciones, el viento y las corrientes. Los organismos que habitan los ecosistemas han de hacer frente a estos cambios. Uno de los factores que varían de una estación a otra es la producción primaria, que depende de la disponibilidad de nutrientes, de la humedad y de las horas de luz. Los consumidores han de adaptar su ciclo vital al de los productores y acumular energía en las épocas de abundancia a fin de sobrevivir en las de escasez.

La Sucesión Ecológica

Se le denomina a los cambios que sufre la biocenosis de un ecosistema a lo largo del tiempo, que consisten en que unas comunidades de seres vivos son sustituidas por otras. El ecosistema inicial, poco diverso y muy cambiante, va transformándose en un ecosistema joven en el que la especialización va dando paso a nuevas comunidades que, con el tiempo, van madurando y alcanzando la máxima diversidad de especies, lo que se denomina etapa clímax. En ella el equilibrio entre los factores abióticos y los seres vivos es máximo, la diversidad es también máxima y la especialización es muy alta. Es un ecosistema maduro.

Tipos de Sucesiones

En un ecosistema se pueden distinguir dos tipos de sucesiones:

• Sucesiones primarias: Son aquellas que se inician en un biotopo virgen o desnudo carente de seres vivos, como una isla volcánica, zonas rocosas, campos de dunas, etc. En esta sucesión ha de iniciarse la formación de suelo.
• Sucesión secundaria: Son aquellas que se inician en biotopos que han sufrido una alteración de la biocenosis por causas naturales o humanas. Se parte del suelo ya formado en etapas anteriores, como por ejemplo, tras un incendio, tras el abandono de un campo de cultivo, etc. Normalmente las sucesiones secundarias tienen lugar tras regresiones del ecosistema.

Llamamos regresión a cualquier alteración que modifica las etapas de la sucesión de un ecosistema provocando su rejuvenecimiento o cambio, ya sea por causas naturales.

Los Cambios Paroxísticos. Extinciones

A lo largo de la historia del planeta son muchos los episodios que han determinado grandes cambios en el mismo. Un ejemplo son las glaciaciones generadas tras grandes cambios climáticos y que han cubierto de hielo extensas regiones. Las épocas de efecto invernadero que las han sucedido han provocado el cambio drástico de los ecosistemas. Acciones más puntuales sobre los ecosistemas son los fenómenos paroxísticos, como los grandes terremotos, las erupciones volcánicas, la formación o destrucción de islas. Sean cuales sean las causas, periódicamente se producen una ola de extinciones que lleva a la sustitución de unas especies por otras. Hace 65 millones de años, la desaparición de los dinosaurios permitió el desarrollo de los mamíferos y, a partir de ellos, la aparición de la especie humana.

La Evolución de los Ecosistemas

El cambio evolutivo es el que ocurre a más largo plazo en los ecosistemas y a él se deben las transformaciones más profundas. Es el responsable de que el primer ecosistema que existió en la Tierra, consistente en organismos unicelulares muy simples, se haya transformado en el gran ecosistema que es hoy día la biosfera. En este proceso han cambiado tanto las especies como los ecosistemas.

La Eutrofización

La eutrofización se produce cuando las aguas reciben aportes de sustancias inorgánicas como el fósforo, el nitrógeno o el azufre, que son factores limitantes para los organismos fotosintéticos. Las algas planctónicas aumentan mucho su número y las más superficiales impiden que llegue la luz a las capas inferiores. Cuando las algas mueren, van al fondo, donde son descompuestas por bacterias que llegan a consumir todo el oxígeno del agua. Además, toda la materia orgánica se pudre.