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Apuntes CTM. Bloque IV. BIOSFERA

© J.Melero. Departamento Biología y Geología. IES SÉNCA. Página 1

B L O Q U E I V : B I O S F E R A

(*) PROGRAMA DE LA ASIGNATURA según la Comisión interuniversitaria para las P.A.U. en Andalucía.

1. EL ECOSISTEMA. Concepto de ecosistema. Biotopo y biocenosis. Factores abióticos y bióticos. Biodiversidad.

Conceptos básicos: biosfera, bioma, interacción, comunidad, población, hábitat, factores abióticos (luz, temperatura, humedad, pH) factores bióticos (relaciones intra- e inter- específicas).

La Ecología es la ciencia que estudia las relaciones entre los seres vivos y de éstos con el medio físico-químico en el que se encuentran; es decir, estudia los ecosistemas, sistemas dinámicos formados por determinados conjuntos de organismos que ocupan un espacio y se relacionan entre sí y con el resto de subsistemas terrestres.

El término Biosfera fue acuñado por el geólogo Eduard Suess en 1875, pero el sentido ecológico que tiene actualmente se inicia en la década de 1920 con el edafólogo Vernadsky. Este significado de «envoltura viva» de la Tierra o conjunto de los seres vivos del planeta Tierra y sus relaciones; es decir, el conjunto de todos los ecosistemas, es el de uso más extendido, y ha cobrado una enorme importancia en geología, climatología, biogeografía, evolución, y en todas las ciencias que tratan de la vida en la Tierra.

Constituye una delgada capa muy irregular en su distribución, densidad y diversidad, que se extiende tanto por el interior y fondo de los mares, donde primero se desarrolló, como por la superficie de los continentes, por el interior de los suelos y en el medio aéreo.

En sentido “holístico” y sintético, entendemos la biosfera como “el ecosistema global” del planeta, como si el conjunto de los ecosistemas formara uno solo, o como si se tratara de un único “superorganismo” que interactúa con las rocas, el aire y el agua y se autorregula. Ese fue el sentido que le dio Lovelock al “sistema Tierra” en su teoría de Gaia.

A veces se usa el término ecosfera, como sinónimo del mismo concepto, pero se suele interpretar en sentido más restrictivo, referido a las zonas o los volúmenes del planeta donde existen condiciones para que se desarrolle la vida, tanto en la atmósfera, como en la hidrósfera o en la geosfera.

1.1. EL ECOSISTEMA. Concepto de ecosistema. Biotopo y biocenosis.

La Biosfera –aunque es un concepto sistémico y no puede dejar de tener un sentido integrador- puede abordarse para su estudio de un modo analítico, y considerarse como el conjunto de unas unidades denominadas Ecosistemas. Estos a su vez, pueden representarse como conjuntos (integrados e interrelacionados) de dos tipos de factores: bióticos u organismos vivos, que en su conjunto constituyen la biocenosis o comunidad del ecosistema, y factores abióticos o físico-químicos del medio (acuático o aéreo) en el que se desarrollan esos organismos, y que constituye a su vez el biotopo. Por tanto, los seres vivos que componen una biocenosis, necesitan un lugar con unas determinadas características que posibiliten su existencia, o sea, un biotopo.

Entre los componentes de la biocenosis se establece gran cantidad de interacciones, entendiendo estas como acciones recíprocas entre dos o más componentes, al igual que ocurre en el biotopo. Se forma así un sistema biológico cuyos elementos (biocenosis) están relacionados entre sí y a su vez con el medio físico que les rodea, interaccionando con él.



Este sistema es el que conocemos con el nombre de ecosistema, y que comprende tanto el conjunto de componentes abióticos y bióticos de una determinada zona, como las interacciones que se establecen entre ellos. Los ecosistemas son normalmente cerrados para la materia, aunque abiertos para la energía, son capaces de autorregularse y permanecer en equilibrio dinámico a lo largo del tiempo.

ECOSISTEMA = BIOTOPO + BIOCENOSIS + INTERACCIONES

Concluiremos este primer apartado estableciendo algunas definiciones básicas más que habrá que utilizar con precisión en el resto de contenidos sobre la Biosfera:

- Biotopo. Es la zona donde se asienta la comunidad de seres vivos. Lo forma el medio que rodea al ser vivo y el sustrato por el que se desplaza o en el que se apoyan sus estructuras, y los factores físico-químicos que les afectan.

- Ecotonos. Son los límites espaciales de los ecosistemas y suelen estar determinados por cambios más o menos bruscos en las características de la comunidad y del biotopo. Estos límites son de gran interés ecológico pues suelen coincidir con áreas de gran riqueza de especies.

- Hábitat (del latín "habitare"=vivir), es el lugar donde vive y al cual está adaptada cada especie. El hábitat es la "dirección de la especie" o el lugar donde vive.

- Población. Conjunto de individuos (plantas, animales,...) pertenecientes a la misma especie que habitan un área concreta en un tiempo determinado, estableciéndose entre los individuos que la forman vínculos de mutua dependencia. En un ecosistema habrá por lo tanto tantas poblaciones como especies.

- Nicho ecológico. Un determinado hábitat es compartido por varias especies pero con diferentes funciones en el mismo. El nicho ecológico representa la "ocupación o profesión de la especie en el hábitat". Por ejemplo: el nicho ecológico de las jirafas es ser devoradoras de hojas de árboles.

- Comunidad o biocenosis. Es el conjunto de poblaciones de diferentes especies que habitan y conviven en un mismo espacio natural. Entre éstas se establecen relaciones manteniendo su propia dinámica. Su estructura se define por el número de individuos (abundancia), el número de especies (diversidad) y por las que ejercen mayor control sobre las demás (dominancia). La biocenosis suele tomar el nombre de la especie dominante (pinar, encinar,...).

- Biomas. Son los diferentes ecosistemas que hay en la Tierra. Cada bioma presenta una flora y fauna características adaptadas a las condiciones ambientales de la zona. Así hablamos de desierto, bosque tropical, sabana, tundra, taiga,...



1.2. EL ECOSISTEMA. Factores abióticos y bióticos.

Los factores ecológicos son el conjunto de elementos que influyen en el desarrollo de una especie, u organismo en el ambiente en el que vive. Pueden ser abióticos y bióticos:

Factores abióticos. Son los factores físico-químicos que influyen en el desarrollo de una especie. Cada especie se desarrolla entre unos valores óptimos para un determinado factor abiótico de su biotopo, los cuales constituyen los límites de tolerancia para ese factor. El intervalo comprendido entre ellos es la valencia ecológica de la especie para ese factor. Los valores que se encuentran por encima del nivel de tolerancia, o por debajo de un mínimo crítico, condicionan el éxito de una especie y se convierten en factores limitantes. En los ecosistemas terrestres son principalmente la temperatura, el agua y los nutrientes. En los ecosistemas acuáticos son la luz, que disminuye con la profundidad, los elementos nutritivos, que se depositan en el fondo y sólo ascienden mediante movimientos verticales del agua, y el oxígeno.

Según su valencia clasificamos las especies en:

Estenoicas. Valencia pequeña, coloniza pocos ambientes

Eurioicas. Valencia grande. Coloniza muchos ambientes.

Cuando se trata de un factor concreto, se escribe el prefijo euri- o esteno- y, a continuación, el factor ambiental. Euritermo / estenotermo, eurihialino / estenohialino..)

Sabemos que los organismos están adaptados a los factores abióticos del medio en el que viven.

Han sufrido con el tiempo y la evolución, modificaciones anatómicas o fisiológicas para ser eficaces y sobrevivir lo mejor posible en esas condiciones. Y cuando las condiciones del medio le son adversas, acaban recurriendo a la migración, la adaptación o la extinción.

• Factores abióticos que determinan los ecosistemas terrestres.

a) Temperatura. Es uno de los factores que influye más poderosamente en los seres vivos, tanto en sus valores máximos y mínimos, como en sus oscilaciones periódicas. Determina la existencia de agua líquida (exigencia básica de la vida), caracteriza el clima (influye en la humedad, los vientos y las precipitaciones) y condiciona la velocidad de las reacciones químicas, que aumenta rápidamente a medida que aumenta la temperatura.

b) Humedad. Es el porcentaje de agua presente en los medios aéreos o en el suelo, y constituye un factor decisivo para el desarrollo de cada especie Los organismos terrestres pierden agua continuamente a través de su superficie por excreción y defecación, por lo que tienen que reponerla.

Cuando el aire es cálido y seco, las pérdidas pueden ser muy importantes. Una persona expuesta al calor en un clima árido puede llegar a producir más de 10L de sudor al día (el 98 % del sudor es agua). El aire seco favorece la evaporación del agua, que se lleva parte del calor de la piel, contribuyendo a su refrigeración. En estas condiciones, es necesario reponer rápidamente el agua perdida.

c) Luz. Aporta energía a la Biosfera por medio de la fotosíntesis, de ahí su importancia. Marca los ritmos diarios (fotoperíodo) y varía a lo largo del año según las estaciones. La diferencia entre las horas de luz y oscuridad desencadena procesos como la floración, caída de las hojas, migraciones animales, las épocas reproductoras, etc. Determina la presencia de zonas de solana, de umbría y oscuridad.



d) El suelo. No es un factor estrictamente abiótico pero ejerce gran influencia en la distribución de los seres vivos, teniendo en cuenta su relación con el clima, la cubierta vegetal y la roca madre a partir de la cual se desarrolló. Es el lugar donde se asientan las raíces de las plantas y una cantidad enorme de microorganismos. Se puede decir que el suelo es la base de los ecosistemas terrestres.

e) pH. Depende de la composición de los elementos que forman el suelo y las sustancias que el agua contiene en disolución.

• Factores abióticos que determinan los ecosistemas acuáticos.

Los mares, océanos, lagos y ríos constituyen ecosistemas acuáticos cuyas características principales difieren netamente de las de los ecosistemas terrestres.

a) Densidad. El agua tiene una densidad aproximadamente 800 veces mayor que la del aire, lo que condiciona la organización estructural de los seres vivos que la habitan, especialmente en cuanto se refiere a las exigencias mecánicas. Las plantas acuáticas no necesitan tener troncos rígidos ya que el agua ejerce un importante papel en su sustentación. Ocurre algo parecido con animales como las ballenas, que en tierra firme podrían quedar aplastadas por su propio peso.

b) Presión. La vida, a grandes profundidades, determina la capacidad de soportar grandes presiones pues la presión hidrostática aumenta rápidamente con la profundidad, según la ecuación: P = d * h * g ("d" densidad, "h " profundidad y "g" gravedad).

El problema de los organismos para vivir soportando grandes presiones es el poseer cavidades con aire, que se comprimen enormemente a gran profundidad. Cuando se llevan rápidamente a la superficie peces abisales con vejiga natatoria, la expansión de los gases no puede ser absorbida por los tejidos y es la causa principal de su muerte, ya que son incapaces de reajustar su contenido en gases a la nueva presión con rapidez. Los cambios bruscos de presión producidos por explosiones subacuáticas, pueden producir gran mortandad de peces y han llegado a emplearse como método de pesca ilegal.

c) Oxígeno. Se encuentra disuelto en el agua en una proporción que depende de la temperatura y de la presión. Es fundamental para la vida y acuática, siendo un factor limitante para gran cantidad de seres vivos (aerobios). La presencia de materia orgánica en descomposición, que consume oxígeno, y el aumento de la temperatura del agua originan una disminución e incluso la desaparición del oxígeno en el agua (anoxia), siendo a veces este factor el origen de grandes mortandades en las biocenosis acuáticas.

d) Salinidad. Por su salinidad se distinguen entre aguas dulces y aguas saladas. La concentración salina influye poderosamente en los intercambios de sustancias entre los seres vivos y el agua debido a la ósmosis. La salinidad influye también en la densidad.

e) Luz. El agua es menos transparente a la luz que el aire, además, esta transparencia es selectiva a diversas longitudes de onda. En los medios acuáticos profundos, sólo la parte superior (zona fótica), dispone de luz suficiente para realizar la fotosíntesis. La luz condiciona la proliferación de organismos fotosintéticos. La elevada luminosidad favorece el crecimiento de algas en un ecosistema acuático.

f) Temperatura. El elevado calor específico del agua determina que las variaciones de temperatura sean mucho menores que en los ambientes aéreos y dependan menos, sobre todo a gran profundidad, de la ubicación geográfica. La temperatura influye sobre la densidad del agua y sobre el contenido en oxígeno.

g) pH. Depende de la concentración de sustancias que el agua contiene en disolución.

Existe un factor abiótico más que es el territorio, entendido como la superficie (en el medio aéreo) o el volumen (en el acuático) en los que es más probable encontrar a los organismos de una especie o población, y en el que habitualmente se alimentan y reproducen. El conjunto del territorio más los factores abióticos de ese espacio constituye el biotopo.



Los factores bióticos están formados por el conjunto de seres vivos presentes en la comunidad biológica o biocenosis de un ecosistema, y que a su vez inciden en el desarrollo de cada una de las especies o poblaciones integrantes. Entre las distintas poblaciones integrantes y dentro de cada una de ellas, se establecen relaciones intraespecíficas e interespecíficas entre los organismos.

Se definen como el conjunto de relaciones que se establecen entre los organismos que viven en un determinado ecosistema. Pueden ser de dos tipos:

a) Relaciones intraespecíficas. Se establecen entre organismos de la misma especie, o sea, dentro de la población. Entre ellas podemos citar las relaciones familiares (patriarcales, matriarcales, filiales,...), coloniales (corales), sociales (abejas, hormigas,...) y gregarias (manadas, bandadas,...).

b) Relaciones interespecíficas. Son las que se establecen entre organismos de especies diferentes, dentro de la comunidad, por tanto, entre poblaciones distintas que conviven en una determinada área, como la depredación, parasitismo, simbiosis,...

Las relaciones intra e interespecíficas las veremos más detalladamente en el apartado 5.

1.3. EL ECOSISTEMA. Biodiversidad.

Se entiende por diversidad biológica o biodiversidad la riqueza o variedad de las especies de un ecosistema y a la abundancia relativa de los individuos de cada especie.

Al comparar dos ecosistemas, será más diverso, no sólo el que tiene un mayor número de especies sino, además, el que tenga un mayor número de individuos por especie. Un ecosistema diverso es un ecosistema más estable, debido al gran número de relaciones que se establecen entre las especies.

Tras la Conferencia de Río de Janeiro de 1992, en el término biodiversidad se engloban tres conceptos:

a) Variedad de especies que hay en la tierra.

b) Diversidad de ecosistemas y hábitats.

c) Diversidad genética. Los diferentes genes que poseen los individuos les permiten evolucionar, enriquecerse por cruzamiento y adaptarse a las diferentes condiciones ambientales.

A largo de la historia de la vida, la biodiversidad ha sufrido numerosos altibajos; cuando las

condiciones del medio cambiaban bruscamente, muchas de las especies, sobre todo las k estrategas, se



extinguieron. Las cinco extinciones masivas ocurridas a lo largo de la historia geológica han provocado caídas en la biodiversidad; sólo las especies generalistas (estrategas de la r) lograron sobrevivir.

La biodiversidad se puede considerar un “valor” que tratan de poseer los ecosistemas y la biosfera e incluso una necesidad que se justifica por las siguientes razones:

a) Estabilidad y mantenimiento de los ecosistemas. Todas las especies intervienen en numerosos procesos esenciales para el funcionamiento de la biosfera (fotosíntesis, ciclos biogeoquímicos, reciclaje de residuos, formación de suelo…) que pueden verse afectados.

b) Alimentación. Nuestros recursos alimentarios dependen de la biodiversidad. Hay catalogadas 75.000 especies vegetales comestibles de las que utilizamos una veintena. Algo parecido sucede con los animales. Es importante la utilización que hace el hombre de bacterias, hongos en muchos procesos industriales.

c) Obtención de medicamentos y fármacos Aproximadamente, un tercio de los remedios utilizados contra el cáncer y otras enfermedades procede de hongos y plantas silvestres, encontrados en su mayoría en la selva tropical (por ejemplo, la morfina y la codeína, que alivian el dolor; la quinina, que combate la malaria; la vinblastina, que se utiliza en el tratamiento de la leucemia y los antibióticos). El ácido acetilsalicílico se obtuvo en 1889 de la corteza del sauce. Si protegemos la biodiversidad estamos protegiendo unos valiosos recursos farmacéuticos, algunos de los cuales aún no han sido descubiertos.

d) Patrimonio genético. La biodiversidad constituye un patrimonio genético que permite obtener con técnicas biotecnológicas variedades con mejores rendimientos (plantas y animales transgénicos)

Si comparamos dos ecosistemas, será más diverso el que tenga mayor número de especies, y además, mayor número de individuos por especie. Debemos añadir que el término alcanza, además de a la diversidad específica, a la variedad de ecosistemas y también a la riqueza genética.

La diversidad de un ecosistema contribuye al aumento de relaciones causales, que se traducen en un aumento de su estabilidad. A veces existen lugares que poseen una diversidad elevada, como los zoológicos; sin embargo, no son sistemas estables al no existir interacción entre las especies.

Se distinguen tres clases de biodiversidad que se corresponden con distintos niveles de organización:

DIVERSIDAD GENÉTICA DIVERSIDAD ESPECÍFICA DIVERSIDAD ECOSISTÉMICA

Se debe a las diferencias existentes entre

organismos por sus secuencias de ADN, por la cantidad de ADN celular y por la estructura y número

de cromosomas.

Variedad de especies existentes en una región. Se puede estimar determinando el número de especies de una región (riqueza específica). La diversidad de especies en la Tierra es de unos

10 millones de especies. Todavía se siguen descubriendo nuevas especies en los

ecosistemas terrestres y marinos profundos.

La diversidad de la estructura y las funciones de los ecosistemas son más difíciles de medir pues

las "fronteras" de las comunidades (asociaciones de

especies) y de los ecosistemas no están bien definidas.

Causas de la pérdida de la biodiversidad

El aumento de la población humana, unido al incremento de la cantidad de recursos naturales utilizados, constituye el punto desencadenante del problema de la pérdida de biodiversidad, cuyas causas se pueden resumir en tres apartados:

a) La sobreexplotación: deforestación con fines madereros, el sobrepastoreo, la caza y pesca abusivas, el coleccionismo y el comercio ilegal de especies protegidas.



b) Alteración y destrucción de hábitats, por cambios en los usos del suelo agricola, ganadería, industria y urbanizaciones. Las extracciones masivas de agua; la fragmentación de hábitats naturales por la construcción de obras públicas (carreteras, vías de ferrocarril) en el interior de los bosques; la contaminación de las aguas y del aire; el cambio climático; los incendios forestales.

c) Introducción y sustitución de especies: la introducción de especies foráneas y la sustitución de especies naturales por otras obtenidas por selección artificial (por ejemplo, la veintena de «semillas milagrosas» utilizadas en la agricultura y la decena de animales domésticos).

Medidas para evitar la pérdida de biodiversidad

La preservación de la biodiversidad es un objetivo prioritario para la consecución del desarrollo sostenible. El Convenio sobre la Diversidad Biológica, firmado en la Conferencia de Río de 1992, resalta la importancia de la conservación de la diversidad biológica.

Las medidas más adecuadas para evitar la pérdida de la biodiversidad son:

- Establecer una serie de espacios protegidos, donde no estén permitidas actividades con impactos ambientales y se garantice el mantenimiento de los hábitats: Parques Nacionales, Parques naturales, Reservas de la Biosfera, corredores ecológicos para evitar la fragmentación de los hábitats.

- Decretar y respetar las leyes promulgadas para la preservación de las especies y de los hábitats. El Convenio CITES (Convenio Internacional de Especies en Peligro) de la ONU ha elaborado una lista en la que se incluye la prohibición total de comerciar con las más de 800 especies que se encuentran en peligro de extinción. Además, incluye otras 29.000 catalogadas como especies amenazadas.

- Creación de bancos de genes y semillas que garanticen la supervivencia de las especies amenazadas hasta que puedan ser utilizadas.

- El fomento del ecoturismo (turismo ecológico) en el que se valora ante todo conservación de la naturaleza.

- Educación ambiental para cobrar conciencia individual de la importancia de colaborar para conservar las características naturales de los hábitats, de los ecosistemas y de los espacios protegidos, así como de impedir el comercio con especies exóticas.

2. EL CICLO DE LA MATERIA EN LOS ECOSISTEMAS. Elementos biolimitantes. Ciclos biogeoquímicos: Carbono, Nitrógeno y Fósforo.

Conceptos básicos: materia inorgánica, materia orgánica, productores, consumidores, descomponedores, dióxido de carbono, carbonatos, combustibles fósiles, nitrógeno atmosférico, amoniaco, nitritos, nitratos, nitrificación, desnitrificación, fosfatos.

2.1. EL CICLO DE LA MATERIA EN LOS ECOSISTEMAS. Elementos biolimitantes.

Denominamos ciclo de la materia al recorrido que realizan los elementos químicos constituyentes de la materia orgánica (C, H, O, N, S y P) a través de los subsistemas terrestres: Atmósfera, Biosfera, Hidrosfera y Geosfera como materia orgánica o materia inorgánica. Los procesos de disolución, oxidación, precipitación, fotosíntesis, etc., son los que los llevan de un subsistema a otro. El tiempo de permanencia de los elementos en los distintos medios es muy variable, denominándose almacén o reserva aquel lugar donde dicha permanencia es máxima. Tienden a ser cerrados, sin embargo, las actividades humanas producen la apertura y aceleración de los mismos, de ahí la necesidad de reciclar al máximo la materia de forma que se obtengan nutrientes y que no se produzcan desechos.



Definiremos a continuación algunos conceptos importantes que nos ayudarán a comprender el ciclo de la materia y los ciclos biogeoquímicos que se tratarán a continuación:

9 Materia inorgánica: Formada por distintos elementos; su componente principal no siempre es el carbono, la más abundante es el agua. Se forma por acción de fenómenos físicos y químicos.

9 Materia orgánica: Sustancias químicas cuyo componente principal es el carbono, que unido a otros carbonos, puede formar largas moléculas estables que son la base de las estructuras biológicas. Es sintetizada por los seres vivos a partir de la materia inorgánica y los distintos tipos son los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

9 Productores: Son los organismos encargados de producir la materia orgánica de un ecosistema a partir de materia inorgánica. Son organismos autótrofos (fotosintéticos y quimiosintéticos).

9 Consumidores: Consumen la materia orgánica elaborada por los productores de forma directa o indirecta a través de otros consumidores. Con ella elaboran su propia materia orgánica y se denominan heterótrofos.

9 Descomponedores: Son los encargados de transformar la materia orgánica procedente de los productores y de los consumidores (cadáveres, excrementos,…) en materia inorgánica que puede ser de nuevo aprovechada por los productores por lo que se dice que son los organismos que cierran el ciclo de la materia.

x ELEMENTOS BIOLIMITANTES

Son aquellos nutrientes esenciales para el desarrollo de un organismo que, al estar presentes en cantidades mínimas, limitan su crecimiento. Son por ello los recursos más escasos y siguen la Ley del mínimo de Liebig.

LEY DEL MÍNIMO: Liebig fue uno de los pioneros en el estudio del efecto de diversos factores sobre el crecimiento de las plantas. Descubrió que el rendimiento de las plantas suele ser limitado no sólo por los nutrientes necesarios en grandes cantidades, como el C02 y el agua, que suelen abundar en el medio, sino por algunas materias primas que se necesitan en cantidades diminutas pero escasean en el suelo (Mg, Bo,..). La "ley del mínimo de Liebig" dice que el nutriente disponible sólo en cantidades mínimas es el que limita la producción aún cuando los demás estén en cantidades suficientes.

2.2. EL CICLO DE LA MATERIA EN LOS ECOSISTEMAS. Ciclos biogeoquímicos: Carbono, Nitrógeno y Fósforo.

Denominamos ciclo biogeoquímico al recorrido que sigue un elemento químico en la naturaleza; es captado en el medio ambiente por los seres vivos, pasa de un ser vivo a otro y vuelve otra vez al medio. Los organismos descomponedores contribuyen de forma decisiva en el reciclaje de estos elementos; gracias a estos ciclos los seres vivos interaccionan con la atmósfera, geosfera e hidrosfera.

Son sumideros los lugares y/o los compuestos químicos en donde queda retenido espacial y temporalmente un bioelemento a lo largo del ciclo recorrido por éste, de modo que en realidad queda eliminado de dicho ciclo durante mucho tiempo (por ejemplo, los fondos marinos son sumideros de fósforo: los fosfatos son muy insolubles y precipitan).

En función de la reserva principal del elemento que se trate podemos establecer dos grandes grupos de ciclos biogeoquímicos.

- Ciclos de los nutrientes gaseosos (O, C y N). La atmósfera es la principal reserva. El proceso de circulación es relativamente cerrado y rápido y no suele acarrear pérdidas de elementos.



- Ciclos de los nutrientes sedimentarios (S y P). El depósito principal es la litosfera. Los procesos de meteorización liberan lenta pero continuamente los elementos presentes en las rocas sedimentarias y los incorporan al suelo. Estos ciclos son mucho más lentos y tienden a estancarse al incorporarse el elemento a los sedimentos profundos del océano o de lagos profundos, quedando inaccesible tanto para los organismos como para el reciclaje continuo.

Debido a ello, los nutrientes sedimentarios ejercen una influencia limitante sobre los seres vivos mucho mayor que los nutrientes gaseosos. Por eso, las deficiencias son mucho más importantes en los nutrientes sedimentarios que en los gaseosos.

x CICLO DEL CARBONO

Es fundamental para la regulación del clima de la Tierra y lo podemos dividir en tres fases:

a) Ciclo biológico. Mediante la fotosíntesis el carbono se fija por medio de los organismos fotosintéticos en forma de C02. Este se incorpora como carbono orgánico para producir materia orgánica (glúcidos) que servirá posteriormente de alimento al resto de la cadena trófica. El C02 se libera de nuevo mediante la respiración y durante la descomposición bacteriana de excrementos y cadáveres.

b) Ciclo biogeoquímico. En ambientes marinos, hay organismos que utilizan iones solubles formados a partir del CO2 disuelto en el agua para producir estructuras duras (caparazones, conchas, coral,...). Cuando mueren, forman sedimentos que originarán rocas sedimentarias carbonatadas (reservorios de CO2). Cuando estas rocas se funden para dar lugar a un magma que sale a la superficie, de nuevo el C02 escapa a la atmósfera.

Los carbonatos son también muy abundantes en la corteza, constituyendo las rocas calizas. Se forman por una reacción de precipitación del ión carbonato ácido (bicarbonato) disuelto en agua (HCO3-) Este ión, a su vez, es el resultado de la reacción del agua con CO2 disuelto con los carbonatos.

A la atmósfera llegan el oxígeno (no consumido en la respiración) y parte del C02. En el conjunto de las reacciones químicas y de los intercambios, el mar resulta ser a la larga un sumidero de C02 atmosférico y un emisor de oxígeno.

Esquemas del ciclo del carbono. (b, cuantificado)



c) Retorno de C02 a la atmósfera. El enterramiento de las rocas carbonatadas acaba produciendo una fusión parcial de dichas rocas. En otros casos estos materiales afloran a la superficie quedando bajo la acción de los agentes de meteorización. El resultado final es la liberación del C02, que escapa hacia la atmósfera durante las erupciones volcánicas o las reacciones de meteorización química.

d) Sumideros fósiles de carbono orgánico. En ciertas ocasiones la materia orgánica de la biosfera puede quedar sepultada fuera del contacto con el 02, por lo que sufre un proceso biológico de fermentación. Este proceso la transformará posteriormente en combustibles fósiles carbón, petróleo y gas natural, que se acumularán en la Geosfera. El almacenaje de C02 en forma de carbón y petróleo supone una rebaja neta de sus niveles atmosféricos. El retorno a la atmósfera del carbono retenido en estos sumideros se produce por la combustión del carbón, petróleo y gas natural inducida por el hombre.

El balance final entre la emisión de dióxido de carbono hacia la atmósfera y su absorción en la superficie terrestre está fuertemente desplazado hacia la primera, con las conocidas consecuencias en el efecto invernadero y el calentamiento climático global.

Las actividades antropogénicas, sobre todo la quema de combustibles fósiles y la deforestación, están incorporando nuevos flujos de carbono en el ciclo biológico provenientes de estos depósitos, con una influencia significativa en el ciclo global del carbono.

Estas actividades transfieren más CO2 a la atmósfera del que es posible remover naturalmente a través de la sedimentación del carbono, causando así un aumento de las concentraciones atmosféricas de CO2 en un corto periodo de tiempo (cientos de años). Esta influencia humana, iniciada sobre todo hace 200 años, cuando la concentración de CO2 atmosférico se situaba en los 280 ppmv (0,028% de la composición global de la atmósfera), provocó un aumento significativo de la concentración de CO2, habiendo actualmente sobrepasado los 380 ppmv (más de un 30% en sólo 200 años).

x CICLO DEL NITRÓGENO

Este ciclo es el más rápido y complejo de los que existen en la ecosfera. La atmósfera actúa como sistema de reserva de este elemento pues está constituida en un 78% por el mismo. Los organismos, en cambio, encuentran gran dificultad para conseguirlo.

Los principales componentes nitrogenados atmosféricos son:

- N2 (nitrógeno atmosférico). Forma mayoritaria de presentación de este elemento en la atmósfera. Es una molécula inerte e inaccesible para casi todos los seres vivos.

- NH3 (amoniaco). Procede de las erupciones volcánicas o de la putrefacción de los organismos vivos

- NO, N20 y N02 (NOx). Son compuestos que se pueden difundir hacia los otros sistemas terrestres. Proceden del suelo, de las emisiones volcánicas, así como de la oxidación espontánea del N2 durante las tormentas eléctricas. El hombre ha incrementado dichas emisiones como resultado del abonado excesivo y de los procesos de combustión a altas temperaturas, provocadas por el paso de aire por la cámara de combustión de los motores.

El ciclo consta de cuatro procesos: Fijación, amonificación, nitrificación y desnitrificación.

1. Fijación del nitrógeno atmosférico. Consiste en la transformación del nitrógeno gaseoso en moléculas orgánicas. Lo realizan bacterias como el Azotobacter, (de vida libre en el suelo) y el Rhizobium (en simbiosis con las leguminosas). Por este motivo la alternancia de cultivos con las leguminosas ha sido una práctica agrícola tradicional para enriquecer el suelo en nitrógeno sin necesidad de abonado.

Aunque la fuente primaria está en la atmósfera, la reserva más accesible es el N almacenado en forma orgánica (proteínas, ácidos nucleicos y urea) o inorgánica (nitritos, nitratos y amoniaco).

2. Amonificación. Transformación de las moléculas orgánicas de restos orgánicos, que contienen N (proteínas y ácidos nucleicos) en amoniaco (NH3) o ión amonio (NH4

+). En condiciones anaerobias, las bacterias del género Clostridium producen putrefacciones en las que se libera como producto final el amoniaco.



3. Nitrificación. Se produce la oxidación del amoniaco transformándose en sales nitrogenadas (nitritos NO2

- y nitratos NO3-). En este proceso intervienen bacterias quimiolitotrofas que utilizan estas

reacciones de óxido-reducción para obtener energía. La oxidación completa se realiza en dos etapas:

- Nitrosificación. Realizada por bacteria del género Nitrosomonas. Consiste en la transformación del amoniaco en nitritos (NO2

-): 2NH3 + 302-------Æ 2N02- +2H+ + H20 + Energía

- Nitrificación. Realizada por bacterias del género Nitrobacter. Consiste en la oxidación de los nitritos que se transforman en nitratos (NO3

-): 2N02- + 02-------Æ 2N03

- + Energía

4. Desnitrificación. En condiciones anaerobias del suelo actúan las bacterias desnitrificantes (Pseudomonas, Bacillus) que transforman el ión nitrato (N03

-) en nitrógeno gaseoso (N2), que escapa hacia la atmósfera. De esta manera, a partir de los nitratos, se forman dos gases: el N2 y el N02 que se liberan a la atmósfera reduciendo así la cantidad de nitratos del suelo N03

- -> N2↑. Para evitar la pérdida de N en los suelos, conviene airearlos mediante el arado después de la cosecha y antes de la siembra.

2NO3- + 12H+ → N2 + 6H2O

Algunas intervenciones humanas en el ciclo del nitrógeno.

a) Procesos de combustión a altas temperaturas. En ellos entran el oxígeno del aire y el nitrógeno en la cámara de combustión de los motores, reaccionando ambos y formando NO2 que se liberan a la atmósfera. Allí, con el vapor de agua atmosférico forma ácido nítrico que cae con la lluvia, dando lugar a la "lluvia acida" que, al caer al suelo, eleva la cantidad de nitratos.

b) Fijación industrial del nitrógeno atmosférico. Se convierte en amoníaco y fertilizantes pasando el N2 a formas activas de manera parecida a la fijación atmosférica o a la combustión a altas temperaturas.

c) Abonado excesivo de los cultivos. Provoca una liberación de N2O hacia la atmósfera. Este gas, además de contribuir al efecto invernadero, da lugar a una excesiva fertilización del suelo que acaba disminuyendo la fertilidad. Esto es debido a que, al incrementar el crecimiento de las plantas, pronto comienzan a escasear otros nutrientes esenciales como el calcio, el magnesio... Esto origina un grave deterioro de la composición química del suelo. Además, las aguas arrastran una gran cantidad de nitratos sobrantes, que producen su eutrofización y la disminución de su calidad.

x CICLO DEL FÓSFORO

El fósforo se encuentra mayoritariamente inmovilizado en los sedimentos oceánicos formando parte de la litosfera. Su proceso de liberación es muy lento por depender del ciclo geológico (105-108 años), razón por la que constituye el principal factor limitante, y por lo que se considera un recurso no



renovable. Se trata de un constituyente importante de las biomoléculas que, además, forma parte de estructuras rígidas, como caparazones y huesos.

El ciclo comienza a partir de los fosfatos (PO43-) disueltos (1) que los productores incorporan a sus

células. A través de ellos llega el fósforo a los consumidores (2). Cuando los organismos mueren o a partir de sus desechos y excrementos, las bacterias degradan los compuestos orgánicos de fósforo, transformándolos en fosfato inorgánico y completando así el ciclo (3).

Gran parte de los fosfatos del suelo son arrastrados por las aguas superficiales y llegan al mar (4), donde constituyen sedimentos poco profundos que actúan como fuente de fósforo. Una pequeña cantidad de fósforo vuelve a la superficie de la Tierra a través del pescado o por el guano (excremento de aves marinas piscívoras) (5). Sin embargo, de esta forma no se recupera la cantidad de fósforo que sería necesaria para equilibrar la que se pierde hacia las profundidades del océano en forma de sedimentos. En la práctica, el fósforo depositado en el fondo oceánico se considera perdido para el ciclo. Por ello, el agotamiento de las reservas es un grave problema.

Al explotar los yacimientos de fosfatos y utilizarse restos de pescado y guano como fertilizantes, se acelera el proceso natural (al aumentar la cantidad de fósforo en circulación) y la velocidad del ciclo (6).

Las prácticas agrícolas intensivas agotan rápidamente las disponibilidades de fósforo del suelo. En

un suelo agrícola de la zona templada, se estima que 50 años se puede reducir en más de 1/3 la cantidad disponible de este elemento.

El tiempo de permanencia en los ecosistemas terrestres es de 102-104 años, variando en función de la eficacia del sistema de almacenamiento o de reciclado que tengan los organismos (hay bacterias especializadas en este reciclado). En los ecosistemas acuáticos la permanencia es de uno a diez años.

3. EL FLUJO DE LA ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS. Estructura trófica de los ecosistemas: cadenas y redes tróficas. Flujos de energía entre niveles tróficos. Pirámides tróficas.

Conceptos básicos: energía solar, energía química, autótrofos o productores, heterótrofos o consumidores (primarios, secundarios, terciarios), descomponedores, eficiencia ecológica, regla del 10%.

3.1. EL FLUJO DE LA ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS. Estructura trófica de los ecosistemas: cadenas y redes tróficas.

La materia y la energía circulan a través de la biosfera y los ecosistemas en forma de relaciones tróficas ("trofos " en griego significa "alimento").



Las relaciones tróficas se suelen representar mediante cadenas tróficas, donde cada organismo puede ser considerado como alimento de otros. En la representación gráfica de una cadena alimentaria o trófica, la flecha indica el sentido en que se transfiere materia y energía de un sistema a otro.

Las cadenas tróficas están formadas por varios eslabones o niveles tróficos. Son los siguientes:

1) Productores. Son organismos autótrofos capaces de captar y transformar la energía solar incidente en energía química mediante la fotosíntesis. Constituyen el primer nivel trófico.

La materia orgánica fabricada es utilizada por los propios organismos fotosintéticos para el

mantenimiento de sus procesos vitales mediante la respiración que, tras ser utilizada en los procesos vitales, se transforma en calor.

La energía restante se acumula en las estructuras vivas, pudiendo ser transferida en forma de

alimento a los seres heterótrofos. 2) Consumidores. Son organismos heterótrofos que se alimentan de otros seres vivos, animales o

vegetales. Podemos distinguir varios niveles:

a) Consumidores primarios o herbívoros. Se alimentan directamente de los tejidos de los productores. Constituyen el segundo nivel trófico.

b) Consumidores secundarios o carnívoros. Se alimentan de los herbívoros y de sus parásitos. Constituyen el tercer nivel trófico.

c) Consumidores terciarios o Carnívoros finales. Se alimentan de los carnívoros y constituyen el cuarto nivel trófico. También se pueden denominar consumidores terciarios.

d) Omnívoros. Son heterótrofos que se alimentan de más de un nivel trófico (productores y consumidores). Se trata de un mecanismo adaptativo que facilita la supervivencia. Como ejemplo podemos citar al ser humano.

e) Detritívoros. Consumen todo tipo de restos orgánicos (detritos), excrementos o cadáveres. En función del estado en que se encuentre la materia orgánica de la que se nutren, se clasifican en:

- Carroñeros o necrófagos. Se alimentan de cadáveres recientes o poco descompuestos. Suelen actuar después de los carnívoros (buitres, hienas, larvas de insectos, córvidos...).

- Saprófagos. Se alimentan de restos de plantas o de cadáveres muy alterados (lombrices de tierra, larvas de escarabajos, ácaros,...).

- Coprófagos. Se alimentan de excrementos animales (escarabajos; conejos y liebres comen sus excrementos cuando contienen sustancias no digeridas).



3) Descomponedores. Son organismos capaces de transformar la materia orgánica en inorgánica (sales minerales), con lo que cierran el ciclo de la materia. La materia orgánica susceptible de ser degradada o descompuesta en materia inorgánica se denomina biodegradable.

Los descomponedores se pueden dividir en dos grupos:

- Saprofitos. Son descomponedores heterótrofos fundamentalmente bacterias y hongos del suelo y bacterias en el agua. Éstos efectúan una serie de transformaciones cuyo resultado final son moléculas sencillas, tanto orgánicas como inorgánicas.

- Mineralizadores. Son autótrofos quimiosintéticos. Obtienen la energía oxidando moléculas inorgánicas procedentes del metabolismo de otros organismos, que transforman en sales asimilables por los productores. Son las bacterias que cierran los ciclos de los ecosistemas.

Las cadenas tróficas o alimentarias representan las transferencias lineales de energía en las que cada organismo es un eslabón. Distinguimos tres tipos:

- Cadenas de depredadores. (Productores —> herbívoros —» carnívoros).

- Cadenas de parásitos. En ellas el productor y el consumidor están parasitados.

- Cadenas de detritívoros. Comienzan en la materia orgánica muerta, continuando con diversos eslabones de microorganismos.

En la naturaleza no existen habitualmente cadenas tipo sino que un mismo productor puede ser el

alimento de varios herbívoros, y éstos ser la presa de diversos carnívoros, que a su vez podrán ser presas de otros; o sea, que los animales suelen utilizar más de una cadena para alimentarse. Estas conexiones entre cadenas constituyen las redes tróficas, en las que a medida que se asciende a niveles superiores, las disponibilidades energéticas disminuyen y cada eslabón solo aprovecha el 10% de la energía del eslabón anterior (regla del 10%:). Por eso las cadenas tróficas suelen ser cortas y tener pocos eslabones.

3.2. EL FLUJO DE LA ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS. Flujos de energía entre niveles tróficos.

Cada año llega a la superficie de la Tierra desde el sol, una energía equivalente a 60 billones de toneladas de petróleo, 15.000 veces más que el actual consumo energético de toda la humanidad. De esta cantidad, la mitad se absorbe y se convierte en calor, el 30% se vuelve a reflejar hacia el espacio, una quinta parte sirve para poner en marcha los ciclos hidrológicos y el clima de nuestro planeta.



Alrededor del 0,1% de esa energía, tan solo, es absorbida por las plantas verdes y algunas bacterias, y transformada por los autótrofos (productores), de energía química en materia orgánica (glúcidos, lípidos y proteínas). Esta pequeña fracción es suficiente para producir, a partir de dióxido de carbono, agua y unos pocos minerales, más de cien mil millones de toneladas de materia orgánica por año en todo el mundo.

Suponiendo que el flujo solar sea constante, la cantidad de radiación solar que llega a la Tierra varía en función de la duración del día a causa de la rotación terrestre, la inclinación del eje de rotación y las estaciones del año debidas al movimiento de traslación alrededor del Sol.

A partir de ese esquema podemos deducir dos consecuencias:

a) El flujo de energía es unidireccional, acíclico y abierto. Esto es debido a las pérdidas que se van produciendo a lo largo de las cadenas tróficas (los seres vivos pierden energía en forma de calor). De aquí se deduce que, para que el ecosistema sea estable, es necesario un aporte exterior de energía procedente del Sol. Como resultado de esta disminución en el flujo de la energía, el número de eslabones tróficos ha de ser limitado (cinco como máximo).

Transferencia de energía entre niveles tróficos siguiendo la regla del 10%.

b) El flujo de materia es cíclico y cerrado. Gracias a la actividad de los descomponedores, se transforma la materia orgánica (restos orgánicos) en materia inorgánica asimilable de nuevo por el ecosistema a través de los productores.

El objetivo fundamental de los ecosistemas no es captar la máxima cantidad de energía sino utilizar solamente la energía necesaria para el mantenimiento de la máxima cantidad de organismos que permiten el resto de los factores limitantes.

3.3. EL FLUJO DE LA ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS. Pirámides tróficas.

Para poder representar de una manera adecuada las relaciones trófica se usan las pirámides ecológicas, en ellas cada nivel trófico está representado por un escalón y en la base siempre están los productores. Existen tres tipos: de números, de biomasa y de energía.



x PIRÁMIDES DE NÚMEROS

La dimensión de cada uno de los escalones es proporcional al número total de individuos de las especies que componen dicho nivel. Si esta pirámide se refiere a bosques puede ocurrir que la pirámide esté invertida ya que un número pequeño de árboles puede sustentar a miles de herbívoros. Se trata de pirámides muy poco utilizadas debido a que ofrecen muy poca información acerca de la estructura del ecosistema en su conjunto.

x PIRÁMIDES DE BIOMASA

Aquí se representa la cantidad de masa biológica, expresada en peso seco total por unidad de superficie del conjunto de organismos que constituyen cada uno de los niveles tróficos de un ecosistema. Se expresa en t/km2, kg/ha o g/m2. Si se refiere a ecosistemas acuáticos se usan unidades de volumen.

Estas pirámides nos hablan de la cantidad de masa biológica que existe en cada nivel trófico, aunque no informa de cuanta de esa masa está a disposición del siguiente escalón en una unidad de tiempo. Puede ocurrir que el tamaño de los productores sea muy pequeño en comparación con los consumidores, en este caso la pirámide estará invertida. La forma de la pirámide puede ir oscilando a lo largo del año, dependiendo de la estrategia de cada especie implicada. En ecosistemas terrestres la base es muy amplia.

x PIRÁMIDES DE ENERGÍA

Cada uno de los escalones representa la biomasa o su equivalente en energía producida por unidad de tiempo. Se expresa en Se expresa en t/km2/año, kg/ha/año o g/m2/año, si las unidades venían expresadas en biomasa. También podría darse en unidades de energía: kcal/km2/año, kcal/ha/año o kcal/m2/año. Aquí lo que se cuantifica es la producción de biomasa o energía por nivel disponible para el consumo de otro nivel, por lo tanto nos dan una información más precisa de las relaciones tróficas de un ecosistema, estableciendo la cantidad de biomasa o energía que se transfiere de un nivel trófico al siguiente, en una unidad de tiempo.

La biomasa de un nivel concreto no depende de la biomasa del nivel anterior sino de su producción o incremento de biomasa por unidad de tiempo.

Con estos datos se pueden comparar ecosistemas distintos como desiertos y bosques.



La eficiencia ecológica (EE) es el aprovechamiento de la energía que se transfiere de un nivel trófico al siguiente y, puesto que en la transferencia siempre se disipa calor, será mayor cuanto menor sea la pérdida. O sea, mide el rendimiento energético de un nivel trófico o de un ecosistema completo. La eficiencia ecológica también varía entre los distintos niveles, siendo más alta en los niveles inferiores de la cadena alimentaria donde los organismos más pequeños destinan proporcionalmente la mayor parte de su ingesta de alimentos al crecimiento y una menor proporción al mantenimiento. Las enfermedades, la mortalidad y la contaminación, entre otros, también pueden influir en la eficiencia ecológica.

Recordemos que la regla del 10% establece que solo un 10% de la energía procedente del nivel inferior es útil para los organismos del nivel superior. Puesto que la energía en realidad es obtenida en la fotosíntesis de los autótrofos, los niveles más bajos de la pirámide tendrán mayor disponibilidad de energía. Esta ley del 10% condiciona también el límite máximo de eslabones posibles en la trasferencia de energía. Por esta razón las pirámides no suelen tener más de cuatro o cinco niveles.

Se denomina eficiencia ecológica bruta a la fracción de energía de que pude disponer un nivel trófico cualquiera (10% generalmente, entre los niveles de animales suele ser menor).

Se denomina eficiencia neta de cada nivel al porcentaje de alimento que se usa en crecimiento propio. Conforme subimos la pirámide nos encontraremos una mejor eficiencia.

4. LA PRODUCCIÓN BIOLÓGICA. Concepto de biomasa. Producción primaria y secundaria. Productividad. Tiempo de renovación.

Conceptos básicos: producción primaria bruta, respiración, producción primaria neta, productividad, tasa de renovación.

Se denominan parámetros tróficos a las medidas utilizadas para evaluar tanto la rentabilidad de

cada nivel trófico como la del ecosistema completo.

4.1. LA PRODUCCIÓN BIOLÓGICA. Concepto de biomasa. Producción primaria y secundaria

La biomasa (B) es la cantidad en peso de materia orgánica viva (fitomasa y zoomasa) o muerta (necromasa) de una población, de un nivel trófico, de una biocenosis o de un ecosistema. Esta materia representa una forma de almacenar la energía solar, y puede ser utilizada como fuente directa o indirecta de energía. Se mide en grC/cm2, kgC/m2, tC/km2. (C representa la materia orgánica -carbono orgánico-).

La producción (P) 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. Representa el flujo de energía que recorre el ecosistema o cada nivel trófico. Se expresa en grC/m2/día o en kcal /Ha/año. Se puede cuantificar de las siguientes formas:

a) Producción primaria (PP). Energía capturada por los productores o biomasa producida por unidad de superficie o volumen y unidad de tiempo. Depende de la eficiencia fotosintética, nutrientes y temperatura, siendo máxima en bosques tropicales, estuarios y cultivos intensivos y mínima en desiertos y zonas árticas. Los océanos en general son poco productivos debido a la limitación impuesta por la luz y los nutrientes. Distinguimos entre:

- Producción primaria neta (PPN). Biomasa que queda después de descontar los gastos en respiración. Es el alimento que queda a disposición de los herbívoros. Cuando la PPN es positiva, la biomasa vegetal del ecosistema va aumentando. Es lo que sucede en un bosque joven en el que los



árboles van creciendo y aumentando su número. Cuando el bosque ha envejecido, sigue fotosintetizando, sin embargo, toda la energía que recoge la emplea en la respiración, por lo que la producción neta se hace cero y la biomasa del bosque ya no aumenta.

PPN = PPB – R

ENERGÍA SOLAR ASIMILADA POR EL VEGETAL = ENERGÍA QUÍMICA PARA EL CRECIMIENTO ORGÁNICO Y

REPRODUCCIÓN + ENERGÍA CALORÍFICA DISIPADA EN LA RESPIRACIÓN

b) Producción secundaría (PS). Representa la cantidad de biomasa acumulada en los niveles superiores (consumidores y descomponedores) por unidad de superficie o volumen y unidad de tiempo.

- Producción secundaria bruta (PSB). Es la cantidad de alimento asimilado del total ingerido por unidad de superficie o volumen en un tiempo determinado. En el caso de los herbívoros, la porción no asimilada puede representar el 90%, que será expulsada en forma de excrementos y. Por el contrario, los carnívoros son más eficientes, ya que hasta un 75% del alimento ingerido puede ser asimilado, aunque los valores normales oscilan alrededor del 30% - 40%.

- Producción secundaria neta (PSN). Es la energía que queda a disposición del nivel trófico siguiente una vez descontados los gastos en respiración, excreción...

El balance energético se puede esquematizar en las siguientes igualdades:

ENERGÍA INGERIDA = ENERGÍA ASIMILADA + ENERGÍA DE LOS EXCREMENTOS

ENERGÍA ASIMILADA = ENERGÍA PARA EL CRECIMIENTO, EXCRECIÓN Y REPRODUCCIÓN + ENERGÍA CALORÍFICA DISIPADA restos orgánicos EN LA RESPIRACIÓN.

Los tejidos y excrementos pueden ser utilizados como fuente de alimento para otros heterótrofos.

4.2. LA PRODUCCIÓN BIOLÓGICA. Productividad. Tiempo de renovación.

La productividad (p) es el parámetro que relaciona su producción (o incremento de B por unidad de tiempo) con la biomasa inicial, que era el punto de partida. Es equiparable a la «rentabilidad» de un nivel trófico, ya que producción y biomasa inicial se pueden comparar con los intereses producidos en un tiempo y el capital de partida.

Productividad = Producción / Biomasa inicial; p = P/B

La productividad bruta es el cociente entre el incremento de B total generado (PB) y la biomasa inicial: pB = PB/B.

En cambio, la productividad neta (r) o tasa de renovación es la relación existente entre la producción neta y la biomasa inicial, nos da una idea de la velocidad de renovación de la biomasa del ecosistema o nivel trófico. Puede variar entre 0 y 1 (100%). r = PN/B

El cálculo de la productividad varía entre 0 y 1 y tiene un gran interés, ya que nos permite conocer los límites de explotación de los ecosistemas evitando su degradación. En el plancton o en un campo de cultivo es muy elevado, y se acerca al valor 1 (100 %) debido a que la biomasa se renueva con gran rapidez. En un bosque maduro es mucho menor, cercano a 0, pues posee una gran biomasa, y la producción se emplea, simplemente, para reponer dicha biomasa y para la respiración a su alta tasa de reproducción. Su productividad neta diaria puede alcanzar el 100%. En cambio, en la vegetación



terrestre, la productividad presenta variaciones amplias que oscilan entre el 2% y el 100% anual o, lo que es lo mismo, entre el 0,006% y 0,3% diarios.

Si comparamos la productividad en un pastizal, un cultivo agrícola y un bosque maduro, considerando idénticas condiciones ambientales, de agua y nutrientes, veremos que:

- Pastizal (p < 1). Su estructura es simple. El tiempo de permanencia de los elementos es breve y su renovación (productividad) muy alta. En ciertos momentos del ciclo vegetativo, su productividad diaria puede acercarse a la de las comunidades planctónicas.

- Cultivo (p = 1). La productividad es máxima, dado que la totalidad de la biomasa producida es extraída en la recolección. La renovación de biomasa se puede considerar continua.

- Bosque maduro (p = 0). Presenta una gran cantidad de biomasa que mantiene constante. Se puede decir que toda la energía que le llega se emplea en su automantenimiento, y no produce aumento de materia y energía. Cada nivel trófico consume la producción neta del nivel precedente sin variar la biomasa. Por tanto, es la respiración la que condiciona que la productividad sea inferior a la del pastizal.

El tiempo de renovación es el que tarda en renovarse la biomasa de un nivel trófico o de un ecosistema. Este concepto se expresa mediante una relación inversa a la anterior, es decir, la biomasa inicial entre la producción primaria. Se expresa en días, años...

tr = B/PN

5. DINÁMICA DEL ECOSISTEMA: 5.1. Mecanismos de autorregulación: Límites de tolerancia y factores limitantes.

Dinámica de poblaciones. Relaciones interespecíficas. 5.2. Sucesión de los ecosistemas: Sucesiones primarias y secundarias. Clímax.

Conceptos básicos: Especies "estenoicas" y "eurioicas", estrategas de la “r” y estrategas de la “K”, mortalidad, natalidad, migración, densidad de población, capacidad portadora o de carga, competencia, comensalismo, mutualismo, simbiosis, parasitismo, depredación, regresión, curvas de crecimiento poblacional.

5.1.1. MECANISMOS DE AUTORREGULACIÓN: Límites de tolerancia y factores limitantes

El tamaño de una población viene condicionado por los factores limitantes y por estrategias reproductoras propias de cada especie. Los factores limitantes son aquellos que condicionan el aumento de población, afectando a las tasas de mortalidad o natalidad o bien a ambas. Distinguimos dos tipos de factores limitantes:

- Factores dependientes de la densidad. Se originan por un aumento excesivo de la población, lo que produce un aumento de la competencia por el alimento, el espacio, reproducción, enfermedades,... Todo conduce a disminuir el tamaño de la población.

- Factores independientes de la densidad. Afectan a las tasas de natalidad y mortalidad sin tener en cuenta el tamaño de la población. Suelen ser factores abióticos como una inundación, una erupción volcánica, una sequía...

Cada especie de ser vivo necesita ciertas condiciones fisicoquímicas para vivir, que pueden ser diferentes dependiendo de las características del organismo y varían mucho de un organismo a otro. Uno sólo de los factores ambientales puede ser suficiente para que un ser vivo no pueda vivir en un área determinada, de acuerdo con la ley del Mínimo de Liebig (ver apdo. 2.1.) “la distribución de una especie



está controlada por aquel factor ambiental para el cual el organismo tiene la mínima capacidad de adaptación”. Es precisamente el factor o requerimiento más escaso (limitante) el que, con su presencia o ausencia, regula la supervivencia de los organismos y por tanto el tamaño de la población.

La presencia o la actividad vital de los organismos está limitada por un cierto intervalo de valores para cada factor ambiental. Cuando se representa gráficamente el número de individuos de una población frente a intensidades variables del factor considerado, se obtiene una curva en forma de campana que se llama curva de tolerancia.

La parte central de la curva representa el intervalo de valores óptimos para el desarrollo de los organismos, y coincide con el mayor tamaño de la población. El punto de inflexión se corresponde con el punto óptimo. Los extremos de la curva se corresponden con los límites de tolerancia mínimo y máximo; si se sobrepasan, los organismos mueren.

Los seres vivos que habitan en un medio están continuamente sometidos a una serie de factores ambientales. Denominamos valencia ecológica al intervalo de tolerancia de una especie respecto de un factor del medio (luz, Tª, humedad, pH,...) que actúa como factor limitante; o sea, es la capacidad de un organismo para poblar medios diferentes.

Desde el punto de vista de la amplitud de la valencia ecológica, podemos considerar dos tipos de especies diferentes:

a) Especies eurioicas. Presentan un amplio margen de tolerancia, esto es, se acomodan a condiciones muy variables. La mayoría de las especies de nuestras regiones tienen moderadas necesidades de agua, soportando bien la alternancia de estaciones húmedas y secas o con altas y bajas temperaturas. Todas las especies que habitan en los estuarios y marismas son especies eurihalinas pues están adaptadas a soportar grandes y rápidos cambios de salinidad.

Se habla de euritermos, eurihalinos o eurihigros para indicar su amplia tolerancia a la temperatura, a la salinidad o a la humedad, respectivamente. Su valencia ecológica es muy grande.

b) Especies estenoicas. Presentan un estrecho margen de tolerancia para un factor determinado. Los organismos hidrófilos, por ejemplo, necesitan un alto grado de humedad para vivir (anfibios adultos, musgos,...) y xerófilos (cactus), adaptados a vivir sin agua. En un caso la escasez y en otro la abundancia de agua son nocivos para estos organismos.

Se habla de organismos estenotermos, estenohalinos o estenohigros, para indicar su estrecha tolerancia a la temperatura, la salinidad o a la humedad, respectivamente. Son especies muy exigentes que necesitan para vivir unos límites muy estrechos, por lo que tienen una valencia ecológica pequeña.

5.1.2. MECANISMOS DE AUTORREGULACIÓN: Dinámica de poblaciones.

Para conocer las características de las poblaciones, se deben tener en cuenta las siguientes variables:

x Tamaño de la población (N): es el total de individuos que forman parte de una población.



x Densidad ecológica: es el número de individuos por unidad de superficie o volumen ocupada o hábitat. La densidad de población ha de mantenerse en equilibrio para la supervivencia de la especie. Una densidad de población muy pequeña puede dificultar los mecanismos de reproducción sexual, ya que puede resultar difícil el encuentro entre individuos de diferente sexo.

x Tasa de natalidad (b): corresponde al número de individuos que nacen en un período de tiempo determinado.

x Tasa de mortalidad (m): es el número de individuos que mueren en un período de tiempo determinado.

x Las tasas de natalidad y mortalidad varían en función de diversos factores, como la disponibilidad de nutrientes, los depredadores que actúan sobre la población…

x Tasa de inmigración (i): corresponde al número de individuos que se incorporan a la población, procedentes de otros lugares.

x Tasa de emigración (e): es el número de individuos de la población original que la abandonan y se marchan hacia otro lugar.

Llamamos tasa de crecimiento de una población al incremento del número N de individuos en función del tiempo, ∆N/∆ t. La valoración global de las variaciones de N debidas a la natalidad, mortalidad, inmigración y emigración, nos da el valor del crecimiento de una población determinada.

∆N/∆ t = B - M + I - E = (b ∙ N) - (m ∙ N) + (i ∙ N) - (e ∙ N)

Respecto a las variaciones de las tasas de crecimiento, las poblaciones puede estar en fases de expansión, de regresión o de estabilidad. Si suponemos que en una población no existe inmigración ni emigración, la ecuación anterior quedaría:

∆ N/∆t = B - M = (b ∙ N) - (m ∙ N) = (b - m) ∙ N

y si llamamos r a r = b - m, ∆N/∆t = r ∙ N

El factor r representa el aumento o disminución del número de individuos de la población. Cuando r alcanza el valor máximo posible para cada población, se denomina potencial biótico.

Así, las poblaciones tienden a seguir básicamente dos modelos de crecimiento representados por las gráficas o curvas de crecimiento poblacional que muestran las variaciones de ∆ N respecto a ∆t:

� Una población que tuviese un crecimiento ajustado a ecuación ∆N/∆t = r ∙ N, aumentaría exponencialmente. Este modo se denominaría de crecimiento exponencial o logarítmico.

La curva exponencial presupone un crecimiento ilimitado de la población, pero, en la realidad, esto no puede darse en un medio limitado, pues siempre existe una o varias condiciones del medio que actúan como factores limitantes del crecimiento.

� En realidad, normalmente las poblaciones siguen unas curvas de crecimiento sigmoidal o

logístico: la ecuación del crecimiento logístico, sería: ∆N/∆t = r ∙ N (K - N/K).



Siendo K la capacidad de carga (o portadora), el valor máximo que puede alcanzar N, determinado por la máxima capacidad del medio para soportar a la población.

La expresión K – N/K se denomina factor de resistencia ambiental.

Si el número de individuos N es pequeño, K – N/K tiene un valor próximo a uno, y la población crece de forma exponencial (corresponde a la primera parte de la curva).

Si N aumenta, K – N/K se aproxima paulatinamente a cero, por lo que, en la segunda parte de la curva, el crecimiento se ralentiza hasta detenerse cuando el valor de N se aproxima mucho al de K.

La parte exponencial de la curva sigmoidal representa un tipo de crecimiento poblacional típico de la colonización de un medio virgen por un organismo. La parte asintótica corresponde, en cambio, al período de estabilización de la población.

El crecimiento sigmoidal es muy lento en una primera fase. Le sigue otra fase de crecimiento rápido (exponencial) que se ralentiza nuevamente cuando la población alcanza cierto tamaño (fase estacionaria). En esta última fase el crecimiento tiende a hacerse 0, lo que indica que la población está en equilibrio con el medio, la población se estabiliza compensando las tasas de natalidad y mortalidad, y se alcanza el tamaño de la población que el medio puede sostener. Este número máximo de individuos de una población que puede soportar el medio en cada momento, es la capacidad portadora o de carga (K). De este modo, el número de individuos fluctúa en torno a la capacidad de carga. K = N (crecimiento cero). La mayoría de animales y plantas siguen curvas de crecimiento sigmoideo en "S". Cada población podrá alcanzar una máxima densidad de población o máximo número de individuos por unidad de superficie.

La explotación de los ecosistemas por el hombre (agricultura, ganadería o pesca), consiste en extraer biomasa manteniendo el ecosistema inmaduro. Para ello hay que evitar que progrese la sucesión y que el consumo respiratorio suponga una menor producción neta. Desde el punto de vista de la demografía se trataría de mantener la población en ese segmento 1-2 de crecimiento exponencial, evitando que el aumento de la densidad haga decrecer la producción. Pero la sobreexplotación significa extraer más deprisa de lo que puede crecer la población, por lo que se reducirá su densidad a un nivel inferior al de producción óptima (antes de alcanzar el punto 1). Buscar el máximo beneficio en el menor plazo posible puede conducir a reducir los niveles de la población objeto de explotación por debajo de ese límite que permita la recuperación de la misma.

En resumen, existen dos fuerzas que actúan sobre el crecimiento de las poblaciones:

x el potencial biótico (r) (capacidad de reproducirse a un cierto ritmo), característica inherente a cada población. Influyen: velocidad de reproducción, habilidad para migrar (animales) o dispersarse (vegetales), facilidad para invadir nuevos hábitats y hacer frente a nuevas situaciones.

x la resistencia ambiental, constituida por todos los factores físicos y biológicos que frenan el crecimiento de la población. Influyen: escaseza de nutrientes y de agua, falta de hábitat adecuado, condiciones climáticas adversas, enfermedades, competidores (depredadores, parásitos).

Además, en la dinámica de las poblaciones intervienen también las fluctuaciones o modificaciones del número de individuos que se suelen producir en las poblaciones estables. Pueden surgir de manera



imprevista o seguir unas variaciones periódicas en cada población. Las fluctuaciones se producen a causa de cambios ambientales, de migraciones o por la acción de los depredadores.

. Cambios ambientales: pueden comportar un incremento o una disminución de una población. Por ejemplo, el aumento de fosfatos en un lago, que es un fenómeno muy frecuente en verano, puede provocar el crecimiento exagerado del plancton durante unos días.

. Migraciones: son los desplazamientos de los individuos de una población provocados por alteraciones en su hábitat natural. Pueden darse de manera ocasional o de forma regular y cíclica. Un ejemplo de fluctuaciones cíclicas son las migraciones de las aves. Es el caso de las golondrinas, que, en otoño, emigran desde nuestras latitudes hasta el norte de África.

. Variaciones en la proporción de depredadores y presas: la variación en el número de individuos de cualquiera de las dos poblaciones puede causar un desequilibrio, tal como veremos al tratar las relaciones interespecíficas.

■ Estrategas de la "r". Son aquellos organismos dotados de un alto potencial biótico con unas tasas de natalidad y de mortalidad elevadas. Su estrategia consiste en asegurar la descendencia con elevadas tasas de reproducción. Son especies oportunistas que colonizan rápidamente hábitat con unas condiciones que cambian en poco tiempo (charcas, zonas semidesérticas,...). Soportan mal la competencia, a la que, frecuentemente, responden emigrando.

Invierten gran cantidad de materia y energía en la producción de ingentes cantidades de huevos o semillas capaces de asegurar la reproducción a pesar de que la gran mayoría de ellos morirá tempranamente. Los supervivientes se reproducen rápidamente, repitiendo el ciclo.

Muchos organismos pequeños como bacterias, algas y hongos se incluyen en este grupo, que también comprende a numerosos insectos y a pequeños vertebrados como los ratones, topillos,...

Están mínimamente adaptados a las variaciones del medio, por lo que están expuestos a tasas de mortalidad catastróficas. Su desarrollo es rápido y alcanzan muy pronto la madurez sexual por lo que son poco longevos (menos de 1 año) y suelen tener muchas crías que se cuidan solas.

■ Estrategas de la "k". Son organismos especialistas que prefieren hábitats estables con condiciones ambientales constantes. Las características biológicas de la especie determinan la regulación de la población más que las condiciones del medio. Frecuentemente alcanzan su máxima capacidad de carga, regulándose las poblaciones mediante competencia, migraciones,...

Tienen poca descendencia y sólo tras largos periodos (más de 1 año) alcanzan talla y peso considerable. Su tiempo de vida es en general largo, y los progenitores suelen dedicar grandes cuidados a sus crías. Son k-estrategas la mayoría de las aves y mamíferos y los grandes árboles. Si no es posible la coexistencia, los estrategas de la “k” desplazan a los de la “r”.



CARACTERÍSTICAS "R" ESTRATEGAS "K" ESTRATEGAS

TIEMPO DE VIDA Corto, generalmente inferior al año. Largo, normalmente más de un año.

MORTALIDAD Episodios catastróficos de gran mortalidad

afectando a todos los individuos. Independiente de la densidad.

Depende de la densidad de la población y de las características de cada individuo.

POBLACIÓN Muy variable en el tiempo y muy inferior a la capacidad de carga del medio.

Muy constante y próxima al equilibrio y al límite de carga.

COMPETENCIA INTRA E INTERESPECÍFICA

Variable y, en general, poco intensa. Si no es posible coexistir, desplazan a los "r".

Muy intensa.

ADAPTACIÓN A...

Variaciones ambientales frecuentes e impredecibles o especies no bien adaptadas al medio que ocupan. Colonizadores. Climas

variables.

Condiciones muy constantes y predecibles.

Climas bastante constantes.

LA SELECCIÓN FAVORECE...

Desarrollo rápido y madurez precoz. Reproducción única. Elevado potencial

biótico. Pequeño tamaño corporal. Descendencia numerosa. Oportunistas.

Desarrollo lento y madurez retrasada. Reproducción cíclica. Capacidad competitiva y

eficacia. Mayor tamaño corporal. Descendencia poco numerosa y cuidado de la prole.

CONDUCE A... Productividad. Eficacia.

5.1.3. MECANISMOS DE AUTORREGULACIÓN: Relaciones interespecíficas.

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.

En toda comunidad hay una población dominante que es mayoritaria numéricamente o en biomasa y que confiere a la comunidad unas características determinadas. Así hablamos de pinares, arrecifes de coral, espartales, encinares..., siendo dichas poblaciones las dominantes.

La riqueza de una comunidad y las interrelaciones existentes entre sus poblaciones dependen de la abundancia o densidad de sus poblaciones y de la diversidad. La abundancia nos da idea del número de organismos de la comunidad o de la biomasa de la misma. La diversidad, hace referencia al número de poblaciones diferentes que integran la comunidad y da idea de la riqueza de la misma.

Cabe aclarar que los límites de una comunidad no son netos y precisos, salvo en raras ocasiones. Normalmente hay una zona de interacción entre dos ecosistemas o comunidades colindantes denominada ecotono. Se considera como tal la zona de unión o de transición caracterizada por contener algunos organismos de cada una de las comunidades adyacentes y, a menudo, organismos característicos restringidos al ecotono mismo. Los organismos que aparecen más abundantemente o actúan enlazando comunidades se llaman especies borde.

Relaciones intraespecíficas

Entre los individuos de una población se produce competencia por la obtención de alimento, la reproducción, etc. Sin embargo, a pesar de la competencia y como consecuencia de los beneficios que supone para individuos de la misma especie la formación de grupos, éstos forman asociaciones, con características diferentes:

. Familiar. Formada por individuos estrechamente emparentados entre sí y que, en general, tiene como finalidad facilitar la procreación y el cuidado de las crías. Hay diferentes tipos de asociaciones familiares: parental, formada por los padres y la prole; matriarcal, formada por la madre y la descendencia, y filial, formada exclusivamente por la prole.

. Colonial. Formada por individuos procedentes de un único progenitor y que permanecen unidos. Es típica de pólipos (corales) y medusas. Si todos los individuos de la colonia son iguales, se denomina homomorfa, y si son distintos y están especializados en funciones diferentes, se denomina heteromorfa.



. Gregarias. Formadas por individuos no necesariamente emparentados, que se unen más o menos tiempo, con diferentes fines: búsqueda de alimento, defensa, reproducción, emigración, etc. Si los grupos están formados por mamíferos, aves o peces, reciben el nombre de manadas, bandadas o bancos, respectivamente.

. Estatales. Formadas por individuos que constituyen auténticas sociedades, en las que se observa una jerarquización y una distribución del trabajo. Es típica de los llamados insectos sociales.

. La competencia Intraespecífica se da entre individuos de la misma especie que se perjudican entre sí. Es frecuente en árboles como los chopos, que al crecer muy juntos, compiten por la luz, y sus raíces por el agua y las sales minerales). Puede llegar a ser muy intensa y condicionar el crecimiento de las poblaciones, ya que consiste en la lucha por unos recursos idénticos.

Las poblaciones de una especie pueden tener diferentes formas de distribución, según cómo sean las relaciones que se dan entre los individuos:

Distribución al azar: Se da en algunas especies solitarias con pocos requerimientos ambientales, y en ambientes uniformes. Un ejemplo de este tipo es la de algunas especies de moluscos marinos.

Distribución regular: Mantiene entre los individuos una distancia más o menos constante; en los animales, corresponde al territorio que marcan y defienden para poder cazar. Es típica de carnívoros solitarios y aves.

Distribución de contagio: Es la más frecuente en la naturaleza. Los individuos forman grupos por diversos motivos: defensa, migraciones, reproducción... Es el caso de los enjambres de abejas, que se forman cuando necesitan colonizar una nueva zona.

Relaciones específicas

Se establecen entre las poblaciones de la misma comunidad, afectando a individuos de especies diferentes. En ellas, una especie puede salir beneficiada, perjudicada o permanecer indemne. Entre las más importantes destacan las siguientes:

a) (+ -). Relación en la que un organismo, la presa, es matado y consumido total o Depredaciónparcialmente por otro que se beneficia, el depredador. El modelo depredador-presa es estabilizador ya que se basa en la existencia de un bucle de realimentación negativo.

Los depredadores pueden llegar a exterminar a las poblaciones de la presa; pero no es frecuente que ocurra, ya que las poblaciones del depredador y de la presa suelen seguir un modelo oscilatorio con un ligero desfase en el que las fluctuaciones sólo son patentes cuando el depredador consume presas de una sola especie. Los ecosistemas ofrecen refugios apropiados a las presas, lo que dificulta su captura por los depredadores. Es éste un factor decisivo para la interacción entre ambas poblaciones que evita así la extinción de cualquiera de ellas.

La selección natural actúa aumentando la eficacia del depredador para capturar el alimento y, al

mismo tiempo, aumenta la eficacia de la presa para escapar del depredador. Desde el punto de vista funcional podemos considerar dos tipos de depredadores: carnívoros, (caracterizados por dar muerte rápidamente a sus presas) y ramoneadores (organismos herbívoros).

b) (+ -). Relación binaria en la que un individuo, el parásito, vive a expensas de otro Parasitismoque es el hospedador, que resulta perjudicado.

Es un modelo similar al D/P salvo que, en la mayoría de las ocasiones, al parásito no le interesa matar al hospedador ya que acabar con la víctima supondría su fin. Hay dos clases de parasitismo:



- Endoparasitismo. El parásito vive dentro del organismo hospedante (duela del hígado, tenia...).

- Ectoparasitismo. El parásito es externo (pulga, piojo, mosquito...). Entre los vegetales existen fitoparásitos como el muérdago que parásita las ramas del pino o el jopo que parásita las raíces del trébol.

El piojo de mar es un crustáceo que se adhiere a los peces con sus afiladas garras y se alimenta de la sangre de su huésped. El cuco deposita los huevos en el nido de otra especie y elimina los huevos del hospedador con el fin de que los huevos del parásito reciban los cuidados que necesitan para desarrollarse. El parásito ha evolucionado llegando a mimetizarse para que la especie parasitada no rechace los huevos extraños.

c) (+ +). Se da cuando dos organismos se asocian para vivir en comunidad obteniendo Simbiosisun beneficio mutuo. La asociación es tan íntima y permanente que forma un todo orgánico. Son casos de simbiosis la asociación entre determinadas algas y hongos para formar líquenes. El alga recibe la humedad necesaria y el hongo, productos orgánicos para su nutrición. En la agricultura es muy normal aprovechar esta ventaja de la simbiosis que se da en las plantas leguminosas. Éstas albergan en sus raíces bacterias nitrificantes del género Rhizobium que fijan el nitrógeno atmosférico y se lo ceden a la planta, permitiendo rotar los cultivos y aprovechar el suelo nitrogenado. La leguminosa aporta a la bacteria un lugar protegido y nutrientes orgánicos. Otro ejemplo es el de los insectos xilófagos como las termitas y los protozoos del intestino que digieren la celulosa.

d) (- -). Dos poblaciones compiten cuando utilizan el mismo recurso que puede Competenciallegar a escasear y, por tanto, limitar el desarrollo de ambas poblaciones. Si los requerimientos son muy similares, mayor será la competencia, y únicamente sobrevivirá la población de una de las especies, quedando la otra excluida.

La competencia interespecífica se da entre organismos de diferentes especies que explotan un mismo recurso vital limitado. Es más fuerte cuanto más parecidos son los recursos que necesitan las especies competidoras (ovejas y cabras que conviven en un mismo territorio). La competencia puede provocar el desplazamiento de la especie competitivamente inferior o la coexistencia.

Se cumple el "principio de exclusión competitiva" cuando de dos especies ocupan de forma simultánea y permanente un mismo nicho ecológico, por lo que una eliminará o excluirá a la otra. La especie más eficiente desplaza a la menos eficaz, dando lugar a la extinción de la menos eficiente; o bien, cada especie se especializa en la utilización de distintas partes del mismo recurso (especialización).

Para evitar la competencia y explotar completamente los recursos, las especies diversifican sus comportamientos de diferentes formas:

- Practicando formas distintas de alimentación. Así, el gamo pasta herbáceas en el suelo y el ciervo ramonea hojas de los árboles.

- Compartiendo un mismo alimento de manera escalonada. Jirafas, impalas y gacelas conviven en las sabanas alimentándose de las acacias, pero a distinta altura.

- Criando en diferentes épocas del año. El petirrojo cría en abril, el colirrojo real en mayo, y el papamoscas en junio; pero los tres son insectívoros.

- Migrando. Se explota el mismo ecosistema por especies distintas y en diferentes épocas del año.

e) (+ =). Relación en la que una especie se aprovecha del sobrante de la comida u Comensalismootros productos de otra especie llamada patrón. Ninguna de las dos resulta perjudicada, al contrario, una obtiene un beneficio y la otra, el patrón (especie controlante), ni beneficio ni perjuicio.

Por ejemplo: el cangrejo y la actinia, los animales carroñeros (se asocian a los carnívoros para apoderarse de sus despojos), animales arborícolas y aves (viven sobre los árboles utilizándolos como soporte), u organismos que viven en los nidos de las aves aprovechando los restos de alimento.



f) (+ +). Relación en la que ambos organismos resultan beneficiados. A diferencia de la Mutualismosimbiosis, los dos organismos pueden vivir de forma independiente. En la mayoría de los casos es una asociación trófica. Son ejemplos de mutualismo las relaciones entre las gaviotas y el hombre. Éstas se alimentan de los restos de actividades pesqueras realizando una limpieza beneficiosa para el hombre.

Otros ejemplos son la agricultura (hombre-plantas), la ganadería (hombre-animales), los insectos polinizadores y las plantas, los pulgones y las hormigas, las garcillas bueyeras (acompañan al ganado al que desparasitan), las especies limpiadoras (generalmente gambas y pequeños peces) que se alimentan de los parásitos que se hospedan en la piel de otros peces. De este modo, cuando un pez llega a una zona de limpieza suele adoptar una postura que invita a los pequeños limpiadores a comenzar su tarea.

5.2. Sucesión de los ecosistemas: Sucesiones primarias y secundarias. Clímax.

Como hemos visto, las poblaciones, las comunidades y las condiciones físico-químicas del biotopo varían a lo largo del tiempo. En consecuencia los ecosistemas cambian, pues no son entidades que permanecen estáticas; y son capaces de mantener e incrementar continuamente su organización, reajustándose y adaptándose a cualquier tipo de variación, utilizando un flujo continuo de materia y energía.

El proceso que siguen todos los ecosistemas tratando de alcanzar un estado de máximo equilibrio, recibe el nombre de sucesión ecológica. Se puede definir como "un proceso dinámico resultante de las interacciones entre los factores bióticos y abióticos en el tiempo, que da lugar a la formación de un ecosistema complejo y estable".

Como consecuencia de dicho proceso, en los ecosistemas hay sustituciones de sus biocenosis a lo largo del tiempo, sucediéndose cronológicamente unas a otras y proporcionando cada una de ellas condiciones favorables para la siguiente. La sucesión ecológica es un proceso lento y gradual en el que las comunidades inestables sufren modificaciones, tanto en su composición como en el tamaño de sus poblaciones, buscando el equilibrio con los factores abióticos del ecosistema.

Cuando este equilibrio se logra en la etapa final de la sucesión (clímax), la comunidad tenderá a mantenerse, no será sustituida por ninguna otra mientras no cambien las condiciones físico-químicas y climáticas. Por eso, en las zonas con climas más constantes de la Tierra encontramos los ecosistemas más maduros y complejos: la selva tropical y los arrecifes coralinos.

Si ocurriese un cambio, el clímax se rompería y el ecosistema iniciaría otra sucesión hasta alcanzar un nuevo clímax. Este proceso de vuelta atrás se denomina , y puede ocurrir por causas regresiónnaturales (cambio climático, inundaciones, erupciones volcánicas...) o antrópicas (deforestación, contaminación, introducción de especies nuevas en el ecosistema,...).

Las sucesiones pueden ser primarias y secundarias.

- Sucesiones primarias. Se producen en territorios vírgenes no colonizados antes por ninguna comunidad. Es el caso de las dunas, coladas volcánicas, aluviones... Los primeros organismos que colonizan estos territorios son los líquenes y musgos, y a partir de ellos se empieza a formar suelo. Posteriormente entran bacterias y hongos y las primeras herbáceas con raíces superficiales.

- Sucesiones secundarias. Ocurren en ecosistemas que han sufrido una regresión que ha interrumpido su camino hacia el clímax o en los que se ha roto dicho clímax pero todavía conservan el suelo y parte de la vegetación. Al cabo de un tiempo más o menos largo, si las condiciones ambientales son las mismas que las iniciales, el ecosistema vuelve a seguir la misma sucesión ecológica.

Así, por ejemplo, si después de cortar un bosque abandonamos el terreno, la vegetación puede volver a adueñarse de él. Las sucesiones secundarias no repiten necesariamente la misma serie que se dio en la primaria, ya que el medio puede haber sido totalmente modificado en mayor o menor grado. En el caso de la tala del bosque, es posible que el suelo prácticamente no se altere. De todos modos, las



primeras plantas que se desarrollan no suelen ser las del bosque, sino plantas herbáceas de crecimiento rápido que resisten la insolación directa. Posteriormente, a medida que se desarrollan árboles y arbustos, aparecerán también las plantas de sombra propias del bosque.

No todas las sucesiones exigen muchos años para su desarrollo. Sobre un tronco caído, por ejemplo, tiene lugar una rápida sucesión, y lo mismo ocurre sobre la carroña de un animal muerto. En cuanto a la vegetación terrestre, si dejamos aparte las sucesiones secundarias que hayan podido seguirse íntegramente, en general no es posible observar directamente toda la serie, especialmente por la lentitud de las etapas iniciales.

Los cambios en las sucesiones hacia el clímax.

A medida que transcurren, se puede apreciar una serie de cambios en los ecosistemas:

a) Aumento de la estabilidad. Las relaciones entre las especies que integran la biocenosis son muy fuertes, existiendo múltiples circuitos y realimentaciones que contribuyen a la estabilidad del sistema, amortiguándose las fluctuaciones.

b) Aumento de la biomasa. Se manifiesta sobre todo en los organismos con un metabolismo bajo. Por ejemplo, la "madera" aumenta progresivamente al avanzar la sucesión.

c) Sustitución de unas especies por otras. Las especies pioneras u oportunistas colonizan de forma temporal los territorios no explotados. Se pasa de forma gradual de las especies ‘'r estrategas", adaptadas a cualquier ambiente, a especies ‘'k estrategas", mucho más exigentes y especialistas. r —» k

d) Aumento en el número de nichos. Este incremento es debido a que, cuando se establecen relaciones de competencia, las especies 'r' son expulsadas por las 'k', que ocupan sus nichos. El resultado final es una especie para cada nicho y un aumento en el número total de ellos.

e) Aumento de la diversidad. La comunidad clímax presenta una elevada diversidad que implica la existencia de un aumento del número de especies e interacciones.

f) Aumento de la respiración y disminución de la producción neta hasta equilibrarse en el clímax.

g) Evolución de los parámetros tróficos. La productividad decrece con la madurez. La comunidad clímax es el estado de máxima biomasa y mínima tasa de renovación.

De forma general se puede decir que toda sucesión tiende hacia un estado final en equilibrio. Este estadio final hipotético recibe el nombre de clímax.

En condiciones normales, la situación clímax vegetal de nuestras latitudes es el bosque. Esta comunidad terminal estaría caracterizada por un gran número de especies vegetales y animales que son de mayor tamaño y tienen ciclos vitales más largos y complejos que los de las comunidades transitorias. También se aprecia una mayor cantidad de nichos ecológicos y de relaciones entre las especies.

Otras características son un máximo reparto espacial (estratificación) de las condiciones del medio, un mejor aprovechamiento de los nutrientes, un aumento drástico de la biomasa total de la comunidad y una relación producción bruta / respiración igual o próxima a la unidad.



De este modo el clímax tiene una estabilidad e independencia máximas frente a los cambios ambientales.

La comunidad en el estado clímax continúa hasta que algún cambio origina una destrucción total o

parcial de la misma que ocasiona un desplazamiento de ésta. Una destrucción total puede ser originada por una erupción volcánica, por una erosión intensa..., mientras que un incendio, generalmente suele determinar una destrucción parcial de la comunidad. La recuperación de la comunidad clímax depende de la magnitud de la transformación que haya sufrido. Si ha sido muy intensa, puede no haber recuperación.

Si pensamos en la comunidad clímax de un ecosistema, la selva tropical es su máximo exponente: es un ecosistema cerrado pues la materia se recicla con gran rapidez por la eficaz acción de los descomponedores y se almacena en forma de biomasa.

Causas de las sucesiones.

Pueden ser autógenas o exógenas.

a) Autógenas. Son modificaciones del microclima y del suelo. Si partimos de una etapa de pasto, con el tiempo se van implantando una serie de plantas leñosas cuya etapa final será un bosque.

Esta sucesión es típica de los suelos calizos mediterráneos.

La disminución de la luz que llega al suelo va produciendo la sustitución de especies heliófilas de las primeras etapas por otras humbrófilas.

b) Exógenas. Las más frecuentes son:

- Grandes cambios climáticos. Como sucedió antes y después de las glaciaciones cuaternarias.

- Cambios del microclima. Cuando se hace una tala o una entresaca masiva, se produce un aumento de la luz incidente en los niveles inferiores, lo que implica cambios de Ta y humedad que favorecen la presencia de plantas heliófilas.

- Transformación del suelo. Si se elimina la vegetación clímax, la erosión aumenta y se asienta una vegetación xerofítica y pobre. Es el caso de las zonas mediterráneas donde se ha destruido el bosque esclerófilo mediterráneo (encinar) y que presentan un avanzado estado de desertización.

- Influencia de la fauna. Animales como las cabras, pueden considerarse como agentes erosivos de primera magnitud. Igual ocurre cuando hay un exceso de herbívoros como conejos, gamos o ciervos en algunos cotos de caza.

-Acción humana. A través de los siglos, el hombre ha alterado las sucesiones mediante talas, incendios, usos agrícolas, ocupación urbana e industrial, contaminación,...

Pasto Matorral Coscojar Encinar



6. RECURSOS DE LA BIOSFERA 6.1 RECURSOS ALIMENTARIOS: Agricultura, ganadería y pesca.

Conceptos básicos: Distribución de los recursos en el planeta, el hambre en el mundo, la revolución verde, principales cultivos, agricultura intensiva, agricultura tradicional, agricultura ecológica, fertilizantes, plaguicidas, ganadería extensiva, ganadería intensiva, explotación pesquera, acuicultura.

En la actualidad la a nivel mundial es claramente distribución de los recursos en el planeta desigual, irregular e injusta.

Los calificados como países desarrollados, que sólo concentran el 25% de la población, disponen del 80% de la riqueza y han sido los responsables de un excesivo consumo de recursos naturales, mientras que en los países en vías de desarrollo, un 30% de la población sufre desnutrición, por tener una dieta desequilibrada y deficiente en proteínas.

La biosfera es la fuente más importante de recursos utilizada para abastecer a cerca de 7000 millones de humanos. Y a pesar de esta enorme cifra de población, desde mediados del siglo XX la producción de alimentos ha sido suficiente. Se estima que para alimentar a la población mundial en el 2050 (la población mundial podría superar los 9000 millones de personas), será necesario producir tanta comida en los próximos 40 años como la que ha sido producida en los pasados ocho mil años.

Desde el año 2008, debido a una importante subida de precios de alimentos básicos, organismos como la ONU incluyen a 30 países en situación de crisis alimentaria, 21 de ellos situados en África. En el mundo existen más de 780 millones de personas que sufren hambre o desnutrición.

El Banco Mundial advierte que 44 millones de personas están viviendo bajo el umbral de la

pobreza extrema, es decir que sus ingresos no cubren los gastos básicos de alimentación. La FAO, organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, se planteó como objetivo prioritario acabar con antes de 2015, buscando controlar la seguridad el hambre en el mundo alimentaria.

Se necesitan muchos cambios en las políticas internacionales para conseguir el acceso universal a los recursos naturales y la soberanía alimentaria, es decir, que los países tengan el derecho a decidir sus políticas de producción, distribución y consumo de sus alimentos, sin que sean impuestos criterios económicos internacionales, de modo que puedan garantizar la nutrición de su población y su herencia cultural y tradicional.

Otra de las directrices es la aplicación de medidas que permitan un ritmo de crecimiento de la población controlado en los países en vías de desarrollo, a través de la información y planificación familiar, y la educación e incorporación de la mujer a un trabajo digno.



En los siguientes apartados conoceremos los modos en que obtenemos los alimentos y otros recursos de la biosfera. La evolución de las técnicas de extracción, aunque ha supuesto una mejora en la producción, no ha servido hasta ahora para acabar con la desnutrición en muchas regiones del planeta, hace falta una redistribución de la riqueza que equilibre esta situación y permita acabar con esta injusticia social.

x AGRICULTURA

La producción agrícola es la base de la alimentación para el ser humano. Trigo, cebada, arroz, avena, mijo o maíz son alimentos clave para la población mundial y son los . principales cultivos

La agricultura no sólo está orientada a la alimentación. También de ella se obtienen materias primas para todo tipo de productos farmacéuticos, cosméticos, limpiadores o artículos de uso diario.

Hasta el siglo XX la expansión de terrenos utilizados para la agricultura permitió el aumento de la producción agrícola. No obstante, cuando se llegó a un límite la tendencia cambió. No se trataba de buscar más tierra sino hacerlas más productivas. Esto se consiguió “industrializando” el proceso agrícola. En los años 60 surgió la al introducir mejoras significativas (selección de variedades y revolución verdemejoras técnicas) en la producción de tres cereales clave: trigo, arroz y maíz. Así se consiguió prácticamente duplicar la producción en la misma extensión de terreno.

Estas mejoras dieron lugar a los monocultivos de grandes extensiones, una agricultura intensiva que a costa de la producción sacrifica el medioambiente. La agricultura intensiva y de regadío proporciona casi la mitad de la producción mundial de alimentos, pero como contrapartida existen una serie de desventajas frente a la . agricultura tradicional

Agricultura tradicional Agricultura intensiva

x Utilizan semillas naturales, de variedades de cada zona recogidas la temporada anterior y hacen un uso racional del agua, que suele ser un recurso escaso. x Pueden aprovechar parcelas con suelos difíciles de cultivar, a los que aportan como fertilizantes abonos orgánicos, y luchan contra las plagas mediante métodos naturales, permitiendo que los depreden sus consumidores habituales, utilizando cultivos que imitan una sucesión natural. x Apenas emplean maquinaria, en muchos casos emplean energía animal, el rendimiento final por superficie es pequeño.

x Obtiene una productividad más alta. x Cultiva grandes superficies de monocultivos de una sola variedad híbrida o modificada genéticamente, que se cosechan y sustituyen sin posibilidad de sucesión ecológica. x Requiere un mayor consumo de agua en sistemas de regadíos, y el uso de maquinaria pesada con mayor consumo de energía (proveniente de combustibles fósiles). x Fertilizan los suelos con el uso indiscriminado de abonos, y evitan plagas mediante pesticidas y plaguicidas sintéticos. x Además también contaminan los suelos con residuos plásticos y envases. A la larga genera un empobrecimiento y contaminación del suelo y los acuíferos, y la pérdida de variabilidad genética.

Es sabido que el cultivo industrializado impacta en el entorno y tiene riesgos para las personas y la fauna, debido a esto, desde hace varias décadas se ha revitalizado la forma tradicional de producir basada en el respeto al medio ambiente y compatible con el desarrollo tecnológico: es la Agricultura

, también llamada Agricultura Biológica o Agricultura Orgánica. Ecológica

Hoy en día, un pequeño porcentaje de los productos agrícolas y ganaderos que se ponen a la venta son productos que llevan la etiqueta de "ecológicos" y los consumidores poco a poco los van valorando y pidiendo más. Tienen una denominación de origen controlada, estando legislada a nivel de la Unión Europea. En España son las comunidades autónomas las responsables del control de la producción y del cumplimiento de la normativa.

La agricultura ecológica se caracteriza por:



1. No usa productos fitosanitarios de síntesis: Los en su mayoría poseen diferente plaguicidas grado de toxicidad para las personas y la fauna. Existen también unos límites máximos de residuos del plaguicida que pueden quedar en el producto a consumir.

En la lucha contra las plagas, los productos mal empleados, estimulan la capacidad de mutación de éstas para adaptarse. Sus predadores naturales, como insectos que se alimentan de las propias plagas, mueren bajo los plaguicidas. El resultado es que las plagas se hacen más fuertes y resistentes.

2. No se usan químicos convencionales porque los nitratos contaminan las aguas fertilizantesdulces. Son muy solubles los nitratos y se infiltran por el suelo alcanzando las aguas subterráneas.

En agricultura ecológica se abona con compuestos orgánicos ecológicos tales como estiércoles, compost y harinas así como con abonos minerales ecológicos como los fosfatos naturales, rocas silíceas, magnesita, etc.

3. No se emplean plantas transgénicas ni semillas modificadas genéticamente, sino variedades de semillas adaptadas a las condiciones locales, mejorando los resultados y evitando la desaparición de variedades de plantas y razas ganaderas autóctonas.

4. Las rotaciones de cultivos son indispensables para mantener la fertilidad de los suelos y evitar los problemas de plagas y hongos del suelo y de malas hierbas que pueden suponer la repetición de los mismos cultivos en el mismo sitio.

5. Los alimentos 'ecológicos' son de mejor calidad, más nutritivos, más sanos, sabrosos y con mejor aroma. Contienen menos agua que los que salen del empleo los abonos químicos, especialmente de los nitrogenados, que crecen muy rápido y son en su mayoría eso, agua, pues no han tenido el tiempo necesario para sintetizar los azúcares mediante el sol ni los nutrientes del suelo.

6. Se intenta hacer un uso eficiente del agua y no desperdiciarla, se frena la erosión del suelo manteniendo el crecimiento de la hierba entre los árboles entre otras medidas.

8. No labrar por rutina, sino cuando sea necesario, reduciendo al máximo el número de labores. Además de evitar voltear el suelo o mezclar horizontes. El control de las malas hierbas se lleva a cabo escardándolas aunque suele ser habitual segar la hierba dejando los restos como acolchado para frenar la erosión del suelo.

x GANADERÍA

La ganadería aparece por la domesticación y semidomesticación de animales y produce carne, grasas, leche, quesos, cuero, lana y otros artículos. La producción de carne es la de mayor importancia.

Por su situación en la cadena trófica de los ecosistemas, el consumo de carne supone grandes pérdidas energéticas y, por tanto, es un producto mucho menos rentable desde el punto de vista energético debido a que los animales son poco eficientes en el uso de la energía.

La ganadería puede ser de tres tipos: extensiva, intensiva y mixta.

a) . Utiliza el sistema de pastoreo para alimentar el ganado cuyas formas Ganadería extensivatradicionales han sido la sedentaria y la nómada o trashumante. La primera produce un menor impacto ambiental. La segunda puede ocasionar sobrepastoreo que, a su vez, aumenta la erosión del suelo.

El pastoreo modifica la vegetación silvestre debido al pisoteo del ganado y a que la mayor parte de los animales domésticos son altamente selectivos a la hora de usar el forraje y tienen claras preferencias por determinadas especies que terminan por extinguir.

b) Ganadería mixta. Alterna el pastoreo con la alimentación artificial del ganado con piensos.

c) . Utiliza fundamentalmente piensos para alimentar al ganado que Ganadería intensivapermanece estabulado en granjas destinadas a la cría masiva del mismo.



x PESCA

La pesca comercial tiene como objetivo la captura de peces para su comercialización y es la de mayor impacto ambiental. Los pescadores se llevan a cabo acciones organizadas para obtener el máximo rendimiento, estas organizaciones se denominan o pesquerías. Distinguimos explotaciones pesqueras dos tipos:

a) Pesca de altura. Explota los bancos de los grandes peces migradores (atún, pez espada, bonito,...) que se localizan a distancias considerables de la costa.

Desde hace unos años se vienen utilizando las redes de deriva (“redes de la muerte”). Son redes de nylon que se mantienen bajo la superficie del agua mediante flotadores. Su altura varía entre 20 y 30 metros y su longitud máxima permitida es de 2,5km. Las redes pueden ir a la deriva o remolcadas por el buque al que está amarrado uno de sus extremos.

b) Pesca de bajura. Se desarrolla en las proximidades de la costa. Para realizar las capturas, se emplean generalmente redes que pueden ser de superficie, y de arrastre (sirven para capturar los peces de las profundidades).

- Pesca de cerco (superficie). Consiste en "cercar" un cardumen (banco de peces) soltando la red en círculo alrededor de él. Seguidamente se cierra el fondo de la red capturando los peces.

- Pesca de arrastre (fondo). Las redes tienen forma de saco y son arrastradas por dos grandes cables sobre el fondo marino. Este método de pesca genera una alteración importante de los fondos por el efecto de "arado" que produce.

- Pesca de palangre. El palangre puede ser de fondo o de superficie. Consiste en una larga línea (de hasta varios km) de la que cuelgan brazoladas de anzuelos.

- Trasmallo. Red que se cala en el fondo y que está formada por tres redes superpuestas: dos exteriores de malla clara y una central montada más floja. Los peces se enredan en la red interior, de malla más tupida, después de atravesar las paredes exteriores quedando "embolsados".

Pesca de cerco

Pesca de palangre

Pesca de arrastre

Pesca de trasmallo

De las más de 20.000 especies marinas conocidas, sólo unas 40 se capturan mayoritariamente, casi todas en la plataforma continental. Podemos distinguir cinco grupos principales:

- Peces de fondo. Viven en el fondo. Destacan el bacalao, lenguado, raya, abadejo, merluza, rape,...

- Peces pelágicos. Viven en la columna de agua desde el fondo hasta la superficie. Destacan el arenque, caballa, atún, anchoa, jurel, boquerón,...

- Crustáceos. Camarón, langosta, gambas, cangrejos, cigala, langostino, bogavante,...



- Moluscos. Fundamentalmente calamares, pulpos, jibias, mejillones y almejas.

- Mamíferos. Las ballenas se capturan tanto por su carne cono por su grasa.

En la actualidad, la sobreexplotación pesquera ha llevado a muchos científicos a aplicar una serie de sistemas de control de la presión pesquera. Los más eficaces son los siguientes:

- Limitación del número de barcos mediante la concesión de licencias.

- Regulación del tiempo de permanencia de los barcos en el mar.

- Reducción del número de redes por barco.

- Regulación del tamaño de las mallas.

- Prohibición de las artes de pesca más dañinas.

- El cierre total o parcial de determinados caladeros.

La acuicultura.

En la actualidad, la acuicultura o cría de especies en aguas tanto dulces como marinas está cobrando una gran importancia, y se espera que aumente en un futuro tanto para el suministro de alimentos a la población como para repoblaciones. La acuicultura española supone el 3% de la mundial y el 25% de la europea. El 15% del pescado que se consume en España ya es de granja.

Atendiendo al tipo de especie que se cultiva, se distinguen:

a) Cultivo de peces o piscicultura. Tiene por objeto el cultivo racional de los peces que conlleva el control de su crecimiento y su reproducción, así como su mejora cualitativa. Los peces cultivados tienen como destino el consumo y la repoblación de las aguas libres o, excepcionalmente, la decoración (peces de acuario). Los establecimientos dedicados al cultivo de especies piscícolas se denominan piscifactorías.

Los principales grupos de especies que se cultivan por todo el mundo en agua dulce son los salmones y truchas (salmonicultura), carpas, tencas y carpines (ciprinicultura). En aguas marinas destaca la cría de lenguados, doradas, rodaballos, lubinas, mujos, besugos, atunes, almejas, langostas, centollos, cangrejos,... Regiones como Galicia, Huelva y Cádiz presentan especiales condiciones para este tipo de cultivo. En la costa de Murcia se lleva a cabo una acuicultura muy especializada: la del engorde en jaulas del atún rojo hasta que alcanza un peso de más de 200kg. El problema radica en que la talla mínima de captura de atún se sitúa en 10 kg mientras que la talla de reproducción es cuatro veces mayor, por lo que se considera necesario aumentar la talla mínima hasta los 50 kg.

b) Cultivo de moluscos. Los principales moluscos que se cultivan en nuestro país son, por orden de importancia, mejillones (miticultura), almejas, navajas y ostras (ostricultura).

c) Cultivo de crustáceos. Los langostinos, la langosta, el centollo, el bogavante, el camarón y el cangrejo rojo son los principales cultivos de este tipo de animales en el mar, a los que hay que añadir, aunque con mucha menor producción, los cultivos de cangrejo de río en aguas dulces.

6.2. Recursos forestales. Aprovechamiento de los bosques. Gestión de los recursos forestales.

Conceptos básicos: importancia ecológica de los bosques, importancia económica de los bosques, explotación racional, reforestación.

x APROVECHAMIENTO DE LOS BOSQUES

Los bosques constituyen uno de los ecosistemas más valiosos, siendo el verdadero pulmón del planeta. Desde el comienzo de la agricultura hasta la actualidad los bosques han disminuido considerablemente, sobre todo en los últimos cuarenta años, hasta reducirse a un tercio de su superficie



original. Los bosques templados, más ricos para la agricultura, han sido los más esquilmados; además, la lluvia acida ha contribuido al deterioro de los mismos. Las principales causas de la deforestación son la transformación en tierras para el cultivo o el pastoreo, la obtención de madera y leña, los incendios, las plagas y el desarrollo urbano.

Importancia ecológica de los bosques.

- Crean suelo y moderan el clima. Los bosques amortiguan los contrastes térmicos.

- Controlan las inundaciones. Las inundaciones de Bangladesh, que ocurrían cada cincuenta años, han visto aumentada su periodicidad y gravedad a causa de la deforestación del Himalaya.

- Almacenan agua y previenen la sequía. En la selva amazónica, la mitad del agua de lluvia es retenida por la vegetación y devuelta a la atmósfera.

- Amortiguan la erosión. Sobre todo en las pendientes donde dicho efecto se ve intensificado.

- Albergan y soportan la mayor parte de las especies vivientes de la Tierra. En ellos la diversidad es alta (contienen más del 60% de la biodiversidad del planeta).

- Constituyen un importante sumidero de C02. Contribuyen a rebajar el efecto invernadero y ayudan, además, al reciclaje del N2 y otros nutrientes.

- Proporcionan materias primas. Frutos, madera, leña, carbón, medicinas, aceites, gomas, resinas, frutos, materias textiles, tintes, forraje, corcho...

- Ocio y deleite. El monte también ofrece la posibilidad de la práctica de deportes cinegéticos (caza y pesca), escalada, senderismo, o simplemente la posibilidad de disfrutar del entorno, por lo que es también un recurso turístico y cultural.

La deforestación es el proceso de desaparición de los bosques fundamentalmente causada por la actividad humana. Está directamente originada por la acción del hombre sobre la naturaleza, debido principalmente a:

- Incendios forestales que conducen a la desaparición de bosques y suelos.

- Obtención de madera y leña en países en vías de desarrollo por la creciente demanda de los países desarrollados.

- Plagas, enfermedades y sequías.

- La lluvia acida, que ha contribuido al deterioro de las masas boscosas del norte de Europa.

- El desarrollo urbano y las grandes obras públicas (pantanos, carreteras, urbanizaciones,...) que han afectado a las zonas boscosas.

- El incremento de las zonas dedicadas a cultivos y a pastos.

x GESTIÓN DE LOS RECURSOS FORESTALES

Los bosques también tienen gran siendo la industria maderera la que importancia económicamayor presión genera sobre ellos. La extracción de madera no debería tener efecto sobre el ecosistema siempre que se permita la regeneración de la madera extraída. Sin embargo, este tipo de uso supone una gran presión y destrucción que se ve incrementada cuando la madera va a ser empleada en la producción de carbón vegetal o para su combustión, ya que se aprovecha todo el árbol.

Ante la destrucción de los bosques, se hace necesaria una política de gestión que integre tanto los usos industriales como sociales de estas áreas naturales.

La debería hacerse teniendo en cuenta diferentes aspectos: explotación racional de los bosques



a) Realizar un estudio de los ciclos de los nutrientes que permita un crecimiento sostenible y no el agotamiento de los mismos.

b) Confeccionar un inventario de especies.

c) Desarrollar planes que permitan cosechar madera con valor comercial y regenerar la zona antes de la próxima cosecha.

d) Plantar bosques de alto rendimiento en tierras ya explotadas y marginales, lo que disminuiría el impacto negativo de la extracción maderera sobre el suelo, ríos y árboles no explotados.

e) Realizar talas selectivas de árboles maduros, lo que facilita el desarrollo de los jóvenes, o en pequeños rodales, no haciendo grandes claros en el bosque, como ocurre con las talas a matarrasa.

f) Cultivar y cosechar madera de alta calidad en rotaciones largas (100-200 años).

g) Proteger el suelo construyendo caminos que minimicen la erosión y la compactación del suelo.

h) Utilizar métodos naturales de regeneración: dejar árboles muertos en pie y troncos caídos para mantener diferentes hábitats, favorecer el reciclaje y mantener la fertilidad del suelo.

i) Eliminar los desperdicios industriales de la madera e incrementar el reciclado.

j) Luchar contra plagas y enfermedades de forma natural mediante el mantenimiento de la diversidad del bosque y la utilización de depredadores naturales.

k) Ayudas políticas y económicas a los países subdesarrollados para facilitar el desarrollo y educación de su población facilitaría enormemente la paralización de la destrucción.

La podría ser la solución ante la explotación maderera, la invasión del bosque por la reforestaciónagricultura, los incendios forestales y la desertización entre otros grandes problemas que amenazan en la actualidad a nuestros bosques.

La reforestación no es simplemente plantar árboles donde hay pocos o donde antes no había sin más. La reforestación conlleva un estudio medioambiental ya que el equilibrio ecológico es muy sensible y los esfuerzos pueden resultar infructuosos o incluso dañinos para el ecosistema. Así que la reforestación consiste en un trabajo previo que define qué especies de árboles son los más apropiados para la zona, independientemente del aprovechamiento de su madera.

Es fundamental que no acaben convirtiéndose, por ejemplo, en una especie invasora que evite el crecimiento de especies autóctonas porque haría desaparecer las especies de insectos o animales que se alimentan de ellas rompiendo la cadena alimenticia. Una reforestación así destruiría el equilibrio ecológico, de por sí muy sensible.

La reforestación beneficia en varios aspectos al ecosistema:

x Determinadas zonas de repoblación permiten la explotación de su madera para la obtención de combustible doméstico, así como para el uso industrial de la madera, protegiendo los bosques viejos.

x Protege los suelos fértiles de la destrucción ocasionada por el arrastre de las lluvias al mantenerlo con las raíces.

x Sirven de áreas recreativas naturales cuando son zonas cercanas a las ciudades.

x Retrasa e incluso detiene el avance de las dunas de arenas, así como la desertificación.

x Ejerce de muro protector de las zonas de cultivo contra el viento.

x Optimiza las funciones de las cuencas hidrográficas evitando reboses.

x También es beneficiosa para crear una masa forestal en terrenos donde antes no había árboles.



6.3. Recursos energéticos. Biomasa. Conceptos básicos: combustión directa, biocarburantes.

El Protocolo de Kyoto, que restringe la emisión de gases de efecto invernadero, y los planes europeos para incrementar las energías renovables han dado origen a la industria de los biocombustibles, basada en la producción de los denominados "cultivos energéticos". Se trata de cosechas de crecimiento rápido destinadas a la obtención de energía o como materia prima para otras sustancias combustibles.

La energía de la biomasa deriva del material vegetal y animal, tal como madera de bosques, residuos de procesos agrícolas y forestales, y de la basura industrial, humana o de animales. Este recurso energético hace referencia a la energía contenida en las plantas o bien en los residuos orgánicos que es, en definitiva, energía solar almacenada. La formación de materia viva o biomasa a partir de la energía solar se lleva a cabo por la fotosíntesis.

Las fuentes de biomasa para fines energéticos se pueden dividir en cuatro grupos:

a) Biomasa vegetal (cosechable). Se obtiene de la implantación de determinados cultivos (colza, cereales, girasol,...) que pueden transformarse posteriormente en energía. Se produce directamente por la fotosíntesis.

b) Biomasa animal. Es la biomasa que producen los seres heterótrofos que se alimentan de la biomasa vegetal o la contenida en otros animales.

c) Biomasa residual. Consiste en el aprovechamiento de residuos forestales, agrícolas y domésticos transformándolos después en combustible (restos de poda, cáscara de almendras, alpeorujo, serrín, basura...).

d) Biomasa fósil. Así se llama a lo que hoy se conoce como combustibles fósiles (carbón, gas natural y petróleo), que se produjeron en determinados períodos geológicos. Una vez enterrados, bien a través de procesos bioquímicos, bien por condiciones fisicoquímicas o por la conjunción de ambos tipos de acciones, generaron aquellos. Es la única biomasa no renovable.

La obtención de energía a partir de la biomasa puede conseguirse:

a) De forma directa: Produciendo calor por : combustión directa

- Leña. Llamamos leña a una serie de productos como serrín, hojas, restos de la poda de árboles y residuos agrícolas.

- Cultivos agroenergéticos. Son plantaciones destinadas exclusivamente a la producción de productos energéticos, los . Son un conjunto de combustibles líquidos de origen orgánico biocarburantesque provienen de las distintas transformaciones de la materia orgánica. Se pueden dividir en:

1. Bioalcoholes: provienen de la fermentación alcohólica de cultivos vegetales ricos en almidón (cereales, remolacha, caña de azúcar, patata, materias primas de origen leñoso o los excedentes vínicos) destacando el bioetanol y el metanol.

a) Bioetanol. Puede utilizarse en los motores sustituyendo a la gasolina o bien mezclado con ella en pequeñas proporciones para formar el gasohol.

b) Metanol. Es el que se perfila como la alternativa con mayores posibilidades de competir con los combustibles tradicionales en el mercado del automóvil como sustitutivo de la gasolina.

2. Bioaceites: Son aceites vegetales que pueden utilizarse de dos formas: sin refinar o químicamente modificados. En el primer caso sólo pueden aplicarse en motores diesel especialmente diseñados o modificados para ellos. Los segundos pueden utilizarse directamente en motores diesel más sofisticados y en cualquier tipo de inyección directa sin necesidad de modificaciones técnicas. Se obtienen a partir de semillas y frutos (colza, girasol y soja) así como de aceites de frituras, utilizados en



usos domésticos. El más conocido es el biodiesel que se utiliza sustituyendo al gasoil en los motores diesel.

b) De forma indirecta. Se obtiene mediante procesos termoquímicos y biológicos.

- Métodos termoquímicos. Consisten en una combustión parcial de la biomasa vegetal. El más conocido es la pirólisis (combustión incompleta a unos 500°C, en ausencia de oxigeno). Así se ha obtenido tradicionalmente el carbón vegetal a partir de los restos de poda de la encina.

- Métodos biológicos. Consistentes en someter a la biomasa a procesos de fermentación microbiana. Se suele distinguir entre dos fermentaciones:

1) Fermentación alcohólica. Se emplea como base la celulosa de los cereales. En la fermentación se obtiene etanol que, recogido por destilación, se puede utilizar como combustible. Tiene la ventaja de producir menos monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno en su combustión. Hay países como Brasil que, con su excedencia en la producción de caña de azúcar, ha optado por esta solución ante su déficit de petróleo.

2) Fermentación metanogénica. Consiste en la fermentación anaerobia de la biomasa. Se realiza en fermentadores o digestores, en los que se produce un gas que contiene un 64% de metano y el resto de dióxido de carbono. Es un camino prometedor hacia la autonomía energética de explotaciones agrícolas, sobre todo recuperando los excrementos del ganado. Esta sería una forma de eliminar parte de los residuos agropecuarios.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS BIOCARBURANTES

VENTAJAS INCONVENIENTES

No incrementan los niveles de C02 en la atmósfera, con lo que se reduce el efecto invernadero.

El coste de producción dobla, aproximadamente, al de la gasolina o gasóleo (sin aplicar impuestos). Por ello, no

son competitivos sin ayudas públicas.

Proporcionan una fuente de energía reciclable y, por lo tanto, inagotable.

Se necesitan grandes espacios de cultivo dado que del total de la plantación sólo se obtiene un 7% de

combustible. En España habría que cultivar un tercio de todo el territorio para abastecer la demanda interna.

Revitalizan las economías rurales y generan empleo al favorecer la puesta en marcha de un nuevo sector en el

ámbito agrícola.

Potencian los monocultivos intensivos con el consiguiente uso de pesticidas y herbicidas.

Se pueden reducir los excedentes agrícolas que se han registrado en las últimas décadas.

El combustible precisa de una transformación previa compleja.

Mejora la competitividad al no tener que importar fuentes de energía tradicionales.

Su uso se limita a motores de bajo rendimiento y poca potencia.

Mejoran el aprovechamiento de tierras con poco valor agrícola y que, en ocasiones, se abandonan por la escasa

rentabilidad de los cultivos tradicionales. La producción es estacional y muy variable.

7. IMPACTOS SOBRE LA BIOSFERA. Causas de la pérdida de Biodiversidad: deforestación, contaminación, sobreexplotación pesquera. Medidas para conservar la Biodiversidad.

Conceptos básicos: incendios, talas, ganadería abusiva, cambios de uso del suelo, contaminación por plaguicidas, herbicidas, educación medioambiental, protección de espacios naturales.



x CAUSAS DE LA PÉRDIDA DE BIODIVERSIDAD: DEFORESTACIÓN, CONTAMINACIÓN, SOBREEXPLOTACIÓN PESQUERA

La actividad humana ha tenido un efecto muy negativo sobre la diversidad biológica. Los más afectados son los ecosistemas de agua dulce, las islas y los bosque ecuatoriales y tropicales, cuya superficie se ve reducida en un 1% anual (20000 km2).

Para mantener la población mundial es necesario cambiar el uso del suelo de agrícola a urbano y roturar espacios naturales donde establecer la agricultura, la ganadería y la industria necesaria para la población. Por lo tanto la población humana es la responsable, directa o indirectamente, de la sobreexplotación de los recursos naturales.

Por otro lado la introducción de especies en hábitat distintos a los originales ha causado graves problemas medioambientales.

CAUSAS ANTRÓPICAS DE LA PÉRDIDA DE BIODIVERSIDAD

ACCIÓN HUMANA EFECTO

. (Deforestación) Talas Pérdida de capacidad para retener el agua.

. (Sobrepastoreo) Ganadería abusiva Pérdida de capacidad de recuperación vegetal (plantas).

. (Construcción de Cambios en el uso del suelourbanizaciones e infraestructuras)

Fragmentación de hábitat.

Aumento de la carga sólida del agua (turbidez). Pérdida de capacidad fotosintética de las algas.

Aumento de partículas en suspensión del aire. Pérdida de capacidad fotosintética de las plantas.

Sobreexplotación pesquera. Pérdida de capacidad de recuperación de los peces.

Eliminación del suelo (canteras, minas). Disminución de formaciones vegetales.

Agricultura intensiva. (Uso indiscriminado de ...) herbicidas, pesticidas

Alteración de los ecosistemas y contaminación de los suelos.

. Incendios forestales Degradación del suelo y eliminación de flora y fauna.

Contaminación hídrica y atmosférica. Degradación de hábitat.

Introducción de especies exóticas. Ponen en peligro a las especies autóctonas.

Caza furtiva y comercio de especies protegidas. Desaparición de especies emblemáticas.

. Contaminación por plaguicidas Alteración de ciclos vitales (plagas).

La dehesa en Andalucía se propone como ejemplo de lo que podría ser una relación con el entorno que permita un desarrollo sostenible del ecosistema natural y nuestros intereses alimenticios. Consiste en una roturación parcial del bosque mediterráneo, de modo que quedan los grandes árboles y su fauna asociada a pesar de que el suelo se cultive de cereales.

x MEDIDAS PARA CONSERVAR LA BIODIVERSIDAD

El 29 de diciembre de 1993 entró en vigor el convenio sobre la Diversidad biológica (firmado en la confería de Rio de 1992), en dicho convenio se recalca de una manera muy especial la importancia de la conservación de los “genes silvestres”, sin ellos muchos cultivos podrían desaparecer ya que cada cierto tiempo hay que tratar las especies mediante técnicas de hibridación para evitar su decaimiento genético. Además aún hay especies por descubrir y propiedades que tampoco se han descubierto. Tan importante es la conservación de la biodiversidad que ahora la riqueza de cada país se valora en tres sentidos: riqueza económica, riqueza cultural y riqueza biológica o biodiversidad.

Las medidas más adecuadas son las siguientes:

9 Establecer una serie de : Parques nacionales, parques naturales, reservas espacios protegidosde la Biosfera, Parajes Naturales etc.



9 Realizar estudios sobre el estado de los ecosistemas como los indicadores PER (presión: presión directa o indirecta que ejercen las actividades humanas sobre el medio ambiente. Estado: Describen los efectos derivados de la presión sobre la calidad del medio, da una idea del impacto ambiental. Respuesta: Indican el esfuerzo político o social en materia de medio ambiente. Sirve para marcar los objetivos y tomar decisiones sobre los modelos de explotación de los recursos). Los más usados son dos:

- Huella ecológica. Es una forma comprensible y fácil de evaluar si nuestro actual consumo de recursos es sostenible o no. Es una medida de impacto ambiental total generado sobre el medio ambiente por una determinada población. Se expresa mediante la cantidad de área productiva en Ha, de la superficie terrestre necesaria para producir los recursos que se consumen, (asimilar los residuos generados, absorber todo el CO2 emitido etc.). La huella ecológica se puede calcular de forma individual, para un país o para el planeta. El valor medio anual es de 2,3 Ha/hab. Sin embargo, la capacidad ecológica del planeta es de 2,1 Ha/hab. Lo que significa que ya hemos superado la capacidad de carga de la Tierra. Aunque este cálculo no es matemáticamente muy exacto, puede servir muy bien para fomentar la conciencia ciudadana sobre la necesidad de respetar los ecosistemas naturales.

- Índice del Planeta Viviente: se mide el grado de pérdida de biodiversidad en los ecosistemas terrestres más representativos. Se hizo en un periodo de tiempo comprendido entre 1970 y 1999:

o Los forestales muestran una tasa de extinción del 12% de un total de 319 especies de aves registradas en los bosques tropicales.

o Los de agua dulce muestran una tasa de extinción de un 50% de un total de 194 especies registradas.

o Los océanos muestran una tasa de extinción del 35% de un total de 217 especies de organismos marinos registrados.

El Índice de Plantea Viviente se calcula por el valor medio de los tres porcentajes descritos, lo que supone una tasa de extinción de 32.33%, es decir un tercio de las especies registradas.

9 Decretar y respetar las leyes promulgadas para la preservación de especies y ecosistemas. Una de las más importantes es la promulgada en 1973 para la conservación de especies en el X Convenio CITES (Convenio internacional de especies en peligro) de la ONU a los que España está adherida. Este convenio ha elaborado una lista con más de 800 especies que se encuentran en peligro de extinción, prohibiendo su comercialización. Incluye además otra lista con más de 29000 especies a las que se consideran amenazadas. En Andalucía existe una comisión de expertos que ha elaborado el denominado “Libro Rojo” de especies en peligro, que abarca especies vegetales como las orquídeas o los insectos.

9 Creación de bancos de genes y semillas que garanticen la supervivencia de las especies amenazadas.

9 Fomento del ecoturismo, en el que se valora la conservación de la naturaleza y se fomenta el conocimiento de los organismos.

9 Establecer programas específicos de . educación ambiental

apuntes ctm. bloque iv. biosfera · extiende tanto por el interior y fondo de los mares, donde...

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