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[ Introducción general al medio ambiente y ecología ]

  

de Pablo J. Saubot (pjs79ar) Rosario, Argentina


 

[ Índice Parte 5 ]

 

Flujo de energía – Ciclamiento de la materia – Interacción de las especies en los Ecosistema

Flujo de energía de alta calidad

Ciclamiento de la materia en los ecosistemas

   Ciclo del carbono

   Ciclo del nitrógeno

   Ciclo del fósforo

   Ciclo del azufre

   Ciclo hidrológico

Interacción entre las especies de un ecosistema

   Competición

   Comensalismo

   Mutualismo

   Depredación

   Parasitismo

 

 


[ PARTE 5 ]

 

Flujo de energía – Ciclamiento de la materia – Interacción de las especies en los Ecosistemas

 

La vida en el planeta Tierra depende de dos procesos fundamentales: el flujo de energía de alta calidad y el ciclamiento de la materia.

 

Flujo de energía de alta calidad

Como vimos en la parte 4, los organismos obtienen sus nutrientes alimentándose de otros organismos llegando así hasta los productores (en su mayoría fotosintéticos) que recolectan y almacenan energía química de alta calidad en los enlaces químicos. Como dijimos, estos productores fotosintéticos utilizan el sol para sintetizar los componentes inorgánicos en nutrientes orgánicas, por lo tanto, el sol es la fuente de energía que sostiene el planeta.

 

El sol, que es una bola de fuego compuesta principalmente por los gases hidrógeno (72%) y helio (28%), que alumbra y calienta al planeta, suministra la energía a los productores fotosintéticos, activa los ciclamientos de las materias y mantiene el agua de manera constante del planeta en sus diferentes estados (líquido, sólido y gaseoso).

 

El sol emite enormes cantidades de energía de alta calidad y el planeta Tierra solo recibe una mil millonésima parte de dicha energía. Gran parte de dicha energía es reflejada o absorbida en la atmósfera, esto evita que llegue a la superficie terrestre la mayoría de los nocivos rayos cósmicos, rayos x, rayos gama y la radiación ionizante ultravioleta.

 

Aproximadamente el 34% de la energía solar que llega a la troposfera es reflejada inmediatamente al espacio por las nubes, sustancias químicas, polvo, por la superficie terrestre de tierra y del agua. El 66% restante calienta la troposfera y la tierra, evapora las aguas y cicla a través de la ecosfera y genera vientos. La mayor parte de ese 66% de radiación solar no reflejada se degrada en radiación infrarroja de baja calidad (el calor). Existen gases atrapadores de dicha radiación como es el vapor de agua, ozono, metano, dióxido de carbono y oxido nitroso presentes en la troposfera que regulan la intensidad de dicha radiación y su liberación al espacio.

 

Aquí surge el conocido efecto invernadero provocado por las actividades humanas, las cuales liberan grandes cantidades de dichos gases que quedan en la troposfera evitando que la radiación infrarroja se libere al espacio provocando mayor calor en el planeta.

 

Ciclamiento de la materia en los ecosistemas

Como vimos en los temas anteriores, los organismos requieren de nutrientes para sobrevivir. Es nutriente cualquier elemento necesario por parte del organismo para vivir, crecer y reproducirse. Los elementos cuando son requeridos en grandes cantidades son denominados macronutrientes, ejemplo de esto es el carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, calcio, magnesio y potasio. Estos elementos y sus compuestos constituyen cerca del 95% de la masa de todos los organismos. Existen otros elementos requeridos, denominados micronutrientes, ejemplo de esto es el hierro, cobre, zinc, cloro y yodo.

 

A través de estos ciclos biogeoquímicos (biológicos, geológicos y químicos), las sustancias químicas esenciales para la vida (nutrientes) se mueven desde el ambiente a los organismos y de regreso al ambiente dirigido por la energía solar.

Existen tres tipos de ciclos biogeoquímicos interconectados: ciclos gaseosos (los nutrientes circulan entre la atmósfera y los organismos vivos, generalmente en lapsos cortos. Ejemplo: ciclo del carbono, oxígeno y nitrógeno.), ciclos sedimentarios (los nutrientes circulan principalmente entre la corteza terrestre y los organismos vivos en tiempos prolongados. Ejemplo: ciclo del fósforo) y ciclos hidrológicos (el agua circula entre los océanos, el aire, la tierra y los organismos vivos). A continuación, detallaremos algunos de estos ciclos.

 

Ciclo del carbono: El carbono es el elemento básico de los carbohidratos, grasa, proteínas, ácidos nucleicos y otros compuestos orgánicos. Este ciclo se basa en el gas dióxido de carbono disuelto en la atmósfera y en el agua.

Los productores recolectan el dióxido de carbono y usan la fotosíntesis para convertir el carbono del dióxido de carbono en carbono de compuestos orgánicos como la glucosa. Con la respiración aeróbica, los las células de los productores y de los consumidores consumen oxígeno que degrada la glucosa y otros compuestos orgánicos nuevamente en dióxido de carbono que vuelve a la atmósfera o al agua, para ser recolectado nuevamente por los reproductores y recomenzar el ciclo.

 

Esta interacción entre la fotosíntesis en los productores y la respiración aeróbica de los productores y generadores hacer circular el carbono en la ecosfera, pero no es la única forma en que el carbono circula.

Gran parte del carbono es retenido en las profundidades de la tierra, mares y océanos durante millones de años en los combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural) hasta que es liberado a la atmósfera como dióxido de carbono cuando es quemado ya sea por una acción natural (un incendio), erupción de un volcán o por acción de ser humano como es la utilización diaria de estos combustibles.

En los mares y océanos también hay carbono, el dióxido de carbono es soluble en agua y parte de este carbono es removido por los productores fotosintetizantes acuáticos. En los ambientes marinos, muchos organismos capturan moléculas de dióxido de carbono soluble formando carbonato de calcio ligeramente soluble para elaborar conchas, corales y sus esqueletos. Cuando mueren estos organismos, las partículas finas de estos elementos caen al fondo del sustrato tapándose con sedimento quedando ahí durante millones de años. Estas partículas reingresan muy lentamente, a través de millones de años al ciclo cuando los sedimentos se van disolviendo y se forme el dióxido de carbono.

 

En los últimos 60 años, la acción del hombre a interferido con el ciclo del carbono. Con la tala deliberada de árboles (si plantar la suficiente cantidad para reemplazar la retirada), con degradación de las praderas salvajes para formar campos de cultivo y con la continua utilización derrochadora de combustibles de origen fósil (petróleo, gas natural y carbón) entre otras acciones; el hombre está sobrecargando el ciclo y fomentando el efecto invernadero al no poder ciclarse todo el dióxido de carbono que se genera.

 

Ciclo del nitrógeno: Los organismos requieren de nitrógeno (en varias formas) para sintetizar proteínas; ácidos nucleicos y otros compuestos. El depósito más grande existentes de nitrógeno es la troposfera, dado que un 78% de su volúmenes este gas; no obstante, los organismos multicelulares no pueden utilizarlo de manera directa.

 

La transformación del gas nitrógeno a una forma que pueda ser asimilada por los organismos se denomina fijación del nitrógeno.

La fijación del nitrógeno se efectúa a través de algunas bacterias, como las cianobacterias, en el suelo y en el agua, también a través de las bacterias rhuzobium que viven en los nódulos de las plantas leguminosas.

 

La iluminación tiene un papel muy importante transformando el gas nitrógeno junto con el oxígeno suelto en la atmósfera en óxido nítrico. Parte de este gas en combinación con el oxigeno se convierte en dióxido de nitrógeno; los gases reaccionan con el vapor de agua de la atmósfera siendo convertidos en iones nitrato que vuelven a la Tierra como ácido nítrico en las precipitaciones y como partículas sólidas de nitrato.

 

Los vegetales capturan y transforman los iones nitrato y amonio del agua del suelo en proteína, DNA y otros compuestos orgánicos que contienen nitrógeno. Los consumidores obtienen el nitrógeno alimentándose de vegetales y de otros consumidores que se alimenten de vegetales.

 

Posteriormente, bacterias degradadoras especializadas convierten los compuestos orgánicos que contienen nitrógeno como los desechos y organismos muertos en compuestos inorgánicos simples como el gas amoniaco y sales solubles en el agua que contienen iones amonio. Luego, bacterias degradadores transforman estas formas inorgánicas de nitrógeno en iones nitrito (NO2) y otras bacterias en iones nitratos en el suelo y finalmente en gas nitrógeno que es liberado al ambiente para comenzar nuevamente el ciclo. Cabe mencionar que estos iones son solubles en agua, es más, muchas plantas flotantes se nutren de grandes cantidades de estos iones, por ejemplo la salvinia, la lemna minor y el camalote. Estas plantas acuáticas flotantes consumen grandes cantidades de iones nitrato e iones amonia y son utilizadas como medio filtrante no solo de manera natural, también están siendo utilizados para filtrar estanques con líquidos de desagües, también se está utilizando estas plantas y otras similares para filtrar arroyos y ríos contaminados.

 

El hombre está interfiriendo en este ciclo a través de la quema de combustibles que liberan al ambiente óxido nítrico que combinado con el oxígeno de la atmósfera forma como detallamos el dióxido de nitrógeno que puede reaccionar con el vapor de agua en ácido nítrico que toca la superficie de la tierra a través de las lluvias. Este ácido es uno de los componentes de la denomina lluvia ácida.

 

Ciclo del fósforo: El fósforo (en forma de ciertos iones fosfato) es un nutriente para plantas y animales. En este ciclo sedimentario, el fósforo se mueve lentamente a través de los depósitos de fosfato de la tierra y en los sedimentos de los océanos y mares a los organismos vivos y luego de regreso a la tierra y océanos. El fósforo liberado por la erosión de suelos y rocas, es depositado a través del agua en los sustratos y son capturados por las raíces de los vegetales.

 

Dado que el fósforo es poco soluble en agua, es un factor limitante para el crecimiento de vegetales. Los animales adquieren el fósforo necesario alimentándose de vegetales y de otros animales que se hayan alimentado de vegetales.

 

La mano del hombre altera el ciclo del fósforo extrayendo gran cantidad de fosfato para nutrir suelos para el cultivo. Otra manera en que interviene el hombre es en el agua a través del escurrimiento del suelo tratado con fertilizantes, con desagües urbanos y animales. El exceso de fósforo al igual que los iones nitrato y amonio en combinación con el sol provoca una explosión de algas unicelulares y crecimiento desmedido de plantas silvestres acuáticas, alterando el medio acuático (una de las principales alternaciones es la baja en la concentración de oxígeno disuelto en el agua).

 

Ciclo del azufre: El azufre está en la atmósfera a través de: sulfuro de hidrogeno (gas incoloro y altamente venenoso; proviene de los volcanes activos y de la descomposición de materia orgánica de pantanas y llanuras cubiertas por las mareas), dióxido de azufre (gas incoloro proveniente de los volcanes activos) y partículas de sulfatos (como el sulfato de amonio de la aspersión marina).

Cerca del 99% de dióxido de azufre que es liberado al ambiente es provocado por las actividades humanas. Dos tercios de la emisión es provocada por la combustión de los combustibles fósiles para producir energía eléctrica, el tercio restante es liberado al ambiente en el proceso de refinamiento del petróleo y de la fundición de compuestos azufrosos de minerales metálicos en metales libre como el cobre, zinc y plomo.

 

La participación humana es muy evidente, el dióxido de azufre en combinación con el oxigeno de la atmósfera forman trióxido de azufre, el cual reacciona con el vapor de agua para producir ácido sulfúrico que se precipita a la superficie con la lluvia. Este ácido es otra parte importante de la conocida lluvia ácida.

 

Ciclo hidrológico: o ciclo del agua, colecta, purifica y distribuye el agua a todo el planeta.

En este ciclo, existen 5 procesos elementales: evaporación (conversión del agua liquida en vapor acuoso), condensación (conversión del vapor acuoso en agua líquida), transpiración (proceso por el cual el agua es absorbida por los sistemas de raíces de las plantas y pasa a través de los poros de sus hojas para evaporarse luego en la atmósfera), precipitación (lluvia, granizo, nieve) y escurrimiento (paso del agua hasta llegar al mar).

 La energía solar y la gravedad son los motores de estos procesos. La energía solar evapora el agua de los mares, arroyos, ríos, lagos y vegetación hacia la atmósfera. Los vientos transporta el vapor de agua a diferentes partes del mundo. Cuando el vapor de agua llega a zonas con menor intensidad de energía solar (menor frío) el vapor de agua se condensa formando nubes, cuando las nubes son lo suficientemente pesadas se precipita el agua en estado líquido. La lluvia cae en diferentes parte, glaciares, suelo, mares, ríos, etc. El agua que cae a la tierra, arroyos y ríos es escurrida hasta los mares donde comienza nuevamente el ciclo hidrológico.

 

Este ciclo no está al margen o separado de los otros ciclos que hemos mencionado, el flujo de agua sirve en muchos casos como transporte de diferentes sustancias químicas. A su vez, el agua sirve como elemento para disminuir la concentración de dichas sustancias químicas. Varios nutrientes que son solubles en agua son transportadas al suelo a través de ella para transformarse en nutrientes de organismos vivos como vegetales que los absorben a través de sus raíces.

 

Una manera en la que interviene el hombre en este ciclo retirando grandes cantidades de agua dulce de ríos, lagos y canales freáticos de manera más rápido de lo que tardan en renovarse.

 

Interacción entre las especies de un ecosistema

La interacción de dos o más especies en un mismo ecosistema se lleva a cabo por sus actividades en común o requerimientos como puede ser el alimento, espacio, luz solar, etc. Existen cinco tipos de interacción de especies: competición, depredación, parasitismo, mutualismo y comensalismo.

 

1. Competición: es la lucha de dos o más especies por recursos necesarios para sobrevivir, crecer y reproducirse. Dichos recursos pueden ser agua, luz, alimento, espacio, etc. Esta interacción se debe a que un mismo ecosistema no puede existir infinitamente recursos para todos los organismos (principio de exclusión competitiva). Una manera en que una especie desplaza a otra es mediante su reproducción introduciendo en el ecosistema mayor cantidad de organismos jóvenes. Otro modo empleado es la repartición de los recursos, en la cual dos especies con requerimientos similares utilizan dichos recursos limitados en tiempos, formas o lugares distintos dentro del mismo ecosistema. Ejemplo de esto son los halcones y los búhos, ambos se alimentan de las misma presas, pero las halcones se nutren de día y los búhos de noche.

 

2. Comensalismo: en este tipo de interacción, una especie se beneficia de otra pero sin que esta última sea perjudicada.

 

3. Mutualismo: en este tipo de interacción, dos especies que interactúan se benefician mutuamente sin perjudicarse manera alguna. Ejemplo de esto son los pájaros cuando acicalan el lomo de los caballos. Los pájaros comen los parásitos y otros insectos que se encuentran en la superficie del lomo del caballo, de esa manera el pájaro se alimenta y el caballo también se beneficia dado que se libra de la posibilidad de una infección provocada por las heridas abiertas provocadas por los parásitos.

 

4. Depredación: en este tipo de interacción, un organismo de una especie denominada depredador se alimenta de partes o del todo de otro organismo de otra especie denominada presa. En este tipo de relación, el vínculo es depredador - presa. A su vez, la presa puede ser depredador de otro organismo de otra especie como también una presa puede serlo de varios otros organismos. Ejemplo de esto es la gacela (presa) que es alimento del tigre (depredador).

 

5. Parasitismo: este tipo de interacción puede denominarse que está dentro de la depredación dado que también hay presa y depredador. En este caso, un parásito se hospeda en un organismo de otra especie y se nutre de su hospedado. En esta interacción, el parásito puede llegar a matar a su huésped dado que lo debilita lentamente. A su vez, no siempre se utiliza el mismo huésped. Ejemplo de esto son las pulgas de los perros. La pulga se aloja en la superficie del perro (huésped) y se va nutriendo de la sangre del perro con lo que va debilitando lentamente al perro llegando al extremo de matarlo

 


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Cualquier duda/pregunta sobre el escrito, o si requieres bibliografías para profundizar estos temas, te invitamos a que las formules en el foro de discusión

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