Ciclos Biogeoquímicos y Dinámicas Ecológicas: Conceptos Clave

Ciclos Biogeoquímicos y Dinámicas Ecológicas

1.1 Ciclos Biogeoquímicos

Ciclo del Oxígeno

En el aire existe un 21% de oxígeno que procede de la fotosíntesis y que es fijado en la oxidación de ciertos minerales y, mediante los procesos de respiración de los seres vivos. Una pequeña parte de ese oxígeno queda atrapado en la materia orgánica que sedimenta y pasa a formar parte de los constituyentes reducidos de la corteza terrestre.

Ciclo del Carbono

Este solo puede ser incorporado a dicha materia a partir del CO₂. Los organismos productores absorben el CO₂ y usan la energía luminosa para, a través de la fotosíntesis, fijar el carbono inorgánico en compuestos orgánicos como la glucosa. Tales compuestos orgánicos serían luego degradados por los organismos que realizan la respiración aeróbica, volviendo el CO₂ a la atmósfera o el agua. Parte del carbono es retenido en la corteza terrestre durante largos periodos en forma de combustibles fósiles hasta que es liberado a la atmósfera como CO₂ cuando estos combustibles son quemados. Algunos organismos marinos utilizan el CO₂ disuelto en el agua para formar sus conchas y esqueletos.

Ciclo del Fósforo

El fósforo es un nutriente esencial para vegetales y animales, en sus formas de iones fosfatos. Este elemento se mueve desde los depósitos de fosfato en la tierra y los sedimentos marinos a los organismos vivos, y luego de regreso a la tierra y los océanos. El fósforo es disuelto en el agua del suelo, de donde es tomado por las raíces de los vegetales y de estos pasa al resto de la cadena alimentaria. Cuando estos seres vivos mueren son descompuestos por la acción de los organismos descomponedores, liberándose así el fósforo. El resto del fósforo queda depositado en los sedimentos marinos, que pueden quedar expuestos a la intemperie por los fenómenos geológicos, entrando nuevamente en el ciclo.

Ciclo del Nitrógeno

El nitrógeno se encuentra en la troposfera en una proporción de un 78%. En esta forma no puede ser utilizado como nutriente por los vegetales o animales, por lo que debe convertirse en otras formas útiles para las plantas mediante un conjunto de procesos que se llaman fijación del nitrógeno. Algunas bacterias reducen el N₂ atmosférico formando amoniaco y otras acumulan el NH₃ formado en el suelo. Las bacterias del género *Nitrobacter* oxidan el ion nitrito convirtiéndolo en nitrato que constituye la fuente principal de nitrógeno para las plantas superiores. Existe una serie de bacterias, llamadas desnitrificantes que realizan el proceso inverso, liberando N₂ a la atmósfera. La luz también tiene un papel en la fijación del N₂ ya que lo combina con el oxígeno de la atmósfera formando NO₂. Estos gases reaccionan con el vapor de agua de la atmósfera que los transforma en ion nitrato, que vuelve a la tierra como ácido nítrico disuelto en las precipitaciones.

Ciclo del Azufre

El azufre es un compuesto que entra en la atmósfera desde fuentes naturales como sulfuro de hidrógeno o como dióxido de azufre y sulfatos arrojado a la atmósfera por erupciones volcánicas, pero la mayoría del azufre que llega a la atmósfera proviene de las actividades humanas. El H₂S que existe en el suelo puede ser transformado en S por las bacterias incoloras y fotosintéticas del azufre, que utilizan el H₂S como dador de electrones, liberando SO₄ que podrá ser nuevamente utilizado por vegetales y animales. La mayor parte del ciclo ocurre en el suelo. En la atmósfera, el SO₂ se une con el oxígeno para formar SO₃, que reacciona con el vapor de agua y produce minúsculas gotas de ácido sulfúrico. Estas gotas, junto con otras sustancias, provocan la formación de partículas pequeñas de sulfatos que vuelven a la tierra con la lluvia, originando parte de la llamada lluvia ácida.

2.1 Tipos de Factores

Factores Abióticos

Podemos distinguir:

• Especies esteno: Con un estrecho margen de tolerancia para un factor determinado. Hay bacterias adaptadas a vivir en fuentes termales a temperaturas de 90ºC y hay un insecto que vive en el Sahara a temperaturas superiores a 50ºC. Un descenso de la temperatura impide el desarrollo de estos seres vivos.
• Especies euri: Con un amplio margen de tolerancia. La mayoría de las especies de nuestras regiones tienen moderadas necesidades de agua, soportando estaciones húmedas y secas y con altas y bajas temperaturas.

Factores Bióticos

Dos tipos de especies:

• Especialistas: Viven en un nicho reducido. Son estrategas de la K. Estas especies ocupan biotopos poco cambiantes, por lo que mantienen el máximo número de individuos que admite la población y tienen pocos descendientes pero bien cuidados. No se adaptan fácilmente a los cambios del medio.
• Generalistas: Especies de nicho ecológico amplio. Son estrategas de la R, presentan pocas exigencias frente a los factores ambientales, se adaptan a las condiciones cambiantes del medio.

3.1 Dinámica de Comunidades

Una comunidad es un conjunto de poblaciones de diferentes especies que se presentan juntas en el espacio y en el tiempo y que interaccionan entre sí. Una comunidad se puede caracterizar estudiando su composición y sus límites.

• Composición: Consiste en hacer un recuento de las especies que forman parte de dicha comunidad. A la hora de estudiar una comunidad, es tan interesante conocer su riqueza como su diversidad.
• Límites: Las comunidades no presentan límites claros y estrictos, salvo en raras ocasiones. En una zona de contacto aparentemente muy clara, como la que separa un ambiente terrestre con uno acuático, el límite no es estricto. Aparecen de esta manera una serie de zonas de transición que se denominan ecotonos. En ellas aumenta la diversidad, lo que se denomina efecto borde.

4.1 Relaciones Interespecíficas

Cuando el nicho propio de una especie no es ocupado por especies competidoras, se habla de nicho fundamental. Pero, en presencia de competidores, la especie puede verse limitada al nicho efectivo. Así se establece una competencia interespecífica en la que puede haber partes del nicho fundamental de una especie en las que ya no puede sobrevivir y reproducirse con éxito.

• Principio de exclusión competitiva: Si dos especies competidoras coexisten en un ambiente estable, lo hacen como resultado de la diferenciación de sus nichos efectivos.
• Neutralismo: 0,0
• Comensalismo: +, 0
• Tanatocresis: +,0
• Foresia: +,0
• Mutualismo: +,+
• Simbiosis: +,+
• Competencia: -,-
• Explotación: +,-
• Amensalismo: +,-

5.1 El Ecosistema en el Tiempo: Sucesiones

En todo ecosistema se observa una tendencia hacia la adquisición de una serie de estados sucesivamente más estables que denominamos sucesión. Las sucesiones ocurren a lo largo de grandes períodos de tiempo, y se llega a estados irreversibles que suponen la maduración del ecosistema. A medida que aumenta esta maduración, las demás variaciones del ecosistema se van atenuando. Se distinguen dos tipos de sucesiones:

• Alogénicas: Cuando las sustituciones seriales de las especies ocurren como resultado de los cambios geológicos, físicos y/o químicos externos.
• Autogénicas: Se producen en terrenos que acaban de quedar al descubierto y en ausencia de influencias abióticas gradualmente cambiantes. Dentro de estas distinguimos:
  • Sucesiones primarias: Son las que se desarrollan a partir de un terreno desnudo.
  • Sucesiones secundarias: Se producen cuando la vegetación de una zona ha sido eliminada de forma total o parcial, pero conservándose un suelo bien desarrollado con un buen número de semillas y esporas.

En ambos casos, se observa: un aumento progresivo de la diversidad de especies y de la especialización de estas, y un aumento de la complejidad estructural, incremento total de la biomasa y tendencia hacia la estabilidad metabólica.

6.1 Biomas

Conjunto de comunidades ecológicas características que se extienden por una extensa zona geográfica. Los biomas se pueden clasificar en:

• Biomas terrestres: Son los tipos de ecosistemas terrestres que se pueden diferenciar sobre las superficies continentales y que están condicionados por la zonación climática terrestre.
• Biomas acuáticos: En el medio acuático se diferencian el ambiente marino y el agua dulce, pero en todos ellos aparece una serie de organismos que se diferencian en cuatro comunidades:
  • Bentos: Comunidad acuática formada por los animales y plantas que viven fijos sobre los fondos marinos o aguas continentales.
  • Plancton: Comunidad formada por animales vegetales o bacterias que viven en suspensión en las aguas naturales.
  • Necton: Comunidad acuática formada por los seres vivos que nadan y se desplazan libremente.
  • Neuston: Conjunto de seres vivos que viven en la interfase agua-aire, unos semisumergidos y otros sobre la superficie.