Ecosistemas:

 

Concepto.........................................................................1

 

Aspectos estructurales y funcionales..............................2

 

Flujo de materia y energía..............................................5

Biomasa y Producción:

 

Materiales autóctonos y alóctonos.................................13

 

Producción vs. Biomasa.................................................13

 

Factores limitantes.........................................................12

 

Vías de la materia y la energía.......................................13

 

Eficiencia de transferencia.............................................11

Bibliografía.............................................................................14

 

Los ecosistemas

Los ecosistemas son las comunidades de organismos que interactúan y el medio ambiente en que viven.

Nos hallamos íntimamente familiarizados con los ecosistemas: las tierras boscosas donde vivimos, cazamos, extraemos madera o paseamos; los lagos, arroyos y ríos donde pescamos, transportamos bienes, obtenemos agua o navegamos; las praderas donde alimentamos a nuestro ganado, las playas donde jugamos y las aguas marinas que rastreamos; las tierras agrícolas que aramos y aun los parques urbanos y espacios verdes por donde nos paseamos. Cada centímetro de este planeta es parte de un ecosistema.

Cuando hablamos de los ecosistemas, el asunto de la escala y el tamaño es esencial.

En Recursos Mundiales 2000-2001, "ecosistema" es un concepto todavía más amplio: se refiere a categorías de ecosistemas. Aquí se abordan los ecosistemas costeros, forestales, agrícolas, de praderas y de agua dulce en una escala global, y cada uno de ellos puede incluir una cierta cantidad de variaciones locales.

Por ejemplo, los ecosistemas forestales van desde los bosques tropicales de las latitudes ecuatoriales hasta los bosques boreales de latitudes elevadas, sistemas que son muy diferentes en sus detalles, pero similares en su estructura básica y en la clase de beneficios que proporcionan. Esta división de los ecosistemas nos permite examinarlos en una escala global y pensar en términos más amplios sobre los desafíos que implica manejarlos de manera sostenible.

Sin embargo, las divisiones entre los ecosistemas son menos importantes que los vínculos que existen entre ellos. Las praderas dan origen a las sabanas que llegan hasta los bosques. El agua dulce se vuelve salobre a medida que se va acercando a la costa. Los sistemas están fuertemente tramados en un continuo global de energía, nutrientes y organismos: la biosfera que habitamos.

En nuestro análisis incluimos ecosistemas "manejados" tales como fincas, praderas o plantaciones de árboles que han sido modificados para aumentar el rendimiento de ciertos productos, y también los "naturales", esto es, extensiones de bosques y praderas que conservan una parte significativa de su estructura y funcionamiento originales.

En realidad, la influencia humana afecta hasta cierto punto a todos los ecosistemas del mundo, aun a los más aislados. Para usar de nuevo el ejemplo de los bosques, el espectro de la influencia humana va desde los bosques primarios que han sido escasamente perturbados, hasta aquéllos de donde se extrae el látex sin causar destrucción, o los que han sido sometidos a la tala rasa, e incluso las plantaciones de monocultivos como el pino o el eucalipto.

Tanto los ecosistemas "manejados" como los "naturales" son sistemas vivos capaces de producir todo un abanico de beneficios, y ambos son fundamentales para la supervivencia humana.

Estructura del ecosistema:

 

El paso de la energía de un organismo a otro ocurre a lo largo de una cadena alimentaria determinada, o sea, una secuencia de organismos relacionados unos con otros como presa y depredador. El primero es comido por el segundo, el segundo por un tercero y así sucesivamente en una serie de niveles alimentarios o niveles tróficos. En al mayoría de los ecosistemas, las cadenas alimentarias están enlazadas en complejas tramas alimentarias, con muchas ramas e interconexiones. Una trama de este tipo puede implicar a mas de cien especies diferentes, y se caracteriza porque los depredadores toman mas de un tipo de presa y cada tipo de presa es explotada por varias especies diferentes de depredadores. La relación de cualquier especie con otra en esta trama alimentaria es una dimensión importante de su nicho ecológico.

Productores:

El primer nivel trófico ce una trama alimentaria siempre esta ocupado por un productor primario. En tierra, el productor primario habitualmente es una planta; en ecosistemas acuáticos, habitualmente, un alga. Estos organismos fotosintéticos usan energía lumínica para hacer carbohidratos u otros compuestos, que luego se transforman en fuentes de energía química. Los productores sobrepasan en peso a los consumidores: el 99% de toda la materia orgánica del mundo vivo esta constituida por plantas y algas.

Consumidores:

Herbívoros:

La energía ingresa al mundo animal por medio de los herbívoros, animales que comen plantas o algas. Un herbívoro puede ser una oruga, un elefante, un erizo de mar, un caracol o un ratón de campo; cada tipo de ecosistema tiene su complemento característico de herbívoros. Del material orgánico consumido por los herbívoros, gran parte se elimina sin digerir. La mayoría de la energía química del alimento digerido se utiliza para mantener los procesos metabólicos de animal e impulsar sus actividades cotidianas; la búsqueda de alimento, la ingestión y digestión de este, el apareamiento y el cuidado de la progenie, la huida de los depredadores, etc. Aunque esta energía se describe como "perdida" por respiración, es importante comprender que, para el organismo individual, esta es la energía esencial de la cual depende su vida. Una fracción de energía química consumida por el herbívoro se convierte en nueva biomasa animal. El incremento de biomasa animal es la suma del incremento en peso de los animales individuales mas el peso de la nueva progenie.

Representa la energía disponible para el siguiente nivel trófico.

Carnívoros:

El nivel de consumidores secundarios, esta constituido por carnívoros, animales que comen de otros animales. El carnívoro que devora a un herbívoro puede ser un león, una carpa, una estrella de mar, un petirrojo o una araña. En cada caso, solo una pequeña parte de la sustancia orgánica del cuerpo del herbívoro se incorpora al cuerpo del carnívoro.

Algunas cadenas tróficas tienen terceros y cuartos niveles de consumidores, pero, independientemente de ecosistema, cinco eslabones son habitualmente el limite. Un estudio de 102 depredadores máximos ( animales de la cúspide de la cadena, libres de depredación) demostró que habitualmente solo hay tres eslabones ( cuatro niveles) en una cadena alimentaria -de planta a herbívoro, a carnívoro, a carnívoro-. Para un solo depredador máximo había mas de 5 eslabones ( 6 especies) implicados. Con cada nivel trófico mas alto hay una disminución en la cantidad total de energía almacenada en la biomasa animal y, por lo tanto, a disposición de otros consumidores.

Detritívoros:

Los detritívoros son organismos que viven de los desechos, o detritos, de una comunidad – hojas, ramas y troncos de árboles muertos, de las raíces de plantas anuales, heces, esqueletos y hasta exoesqueletos mudados por los insectos-. Incluyen a carroñeros grandes como los buitres, chacales, cangrejos, y lombrices de tierra, así como descomponedores, tales como los hongos y las bacterias. Los carroñeros pueden ser considerados como consumidores que utilizan presas muertas en lugar de presas vivas. Los descomponedores también son consumidores, pero con una diferencia: han desarrollado especializaciones que les permiten explotar fuentes de energía química, tales como productos de desecho celulósicos y nitrogenados, que pueden ser utilizados por los animales.

En una comunidad de selva, mas del 90% de la producción primaria neta es consumida finalmente por detritívoros en lugar de herbívoros. Parte de esa energía fluye a través de la red trófica por intermedio de consumidores que se alimentan de detritívoros, mientras que el resto se utiliza en los procesos metabólicos de los propios detritívoros. Como resultado, esencialmente toda la energía almacenada en la materia orgánica solo queda sin ser utilizada cuando es atrapada en un ambiente tal como una turbera muy ácida, en el que ni puede vivir la mayoría de los detritívoros.

 

 

Introduccion al funcionamiento del ecosistema

 

El flujo químico y de energía sostienen la organización del ecosistema y son los responsables de la individualidad de cada ecosistema. En cada uno de ellos existe un grupo de organismos que interactúan, transforman y transmiten energía y compuestos químicos. La fuente energética inicial para todos los ecosistemas es el sol: ciertos fotones del sol pueden ser utilizados en la producción de enlaces químicos ricos en energía, mediante el proceso de la fotosíntesis.

Los productores primarios son organismos que actúan de entrada de la energía en los ecosistemas, transformando la energía radiante en energía química. Aunque algunas bacterias pueden cursar esta transformación de energía, en términos globales de flujo energético, son relativamente insignificantes. Indiscutiblemente las plantas verdes constituyen los principales productores primarios, tanto en los ecosistemas acuáticos como terrestres, usando la energía solar para transformar el agua y el dióxido de carbono del ambiente en hidratos de carbono. Estos hidratos de carbono pueden transformarse posteriormente en moléculas más complicadas. como proteínas y lípidos. Todos los demás organismos de un ecosistema son mantenidos por esta entrada de energía.

Los dos grandes grupos de organismos que dependen de los productores primarios son los consumidores y los descomponedores. Los consumidores son organismos que obtienen sus necesidades energéticas y nutricias comiendo otros organismos vivos. Los descomponedores son organismos que satisfacen estas necesidades utilizando organismos muertos.

 

Niveles tróficos

A un nivel de observación simplificado, la energía química almacenada durante la fotosíntesis puede viajar por una serie de compartimentos antes de que se disipe por completo. La hierba. puede ser. consumida por: un saltamontes, el saltamontes por un pájaro, y este pájaro por una ave rapaz mayor. Dependiendo de la eficiencia de la digestión, gran parte de la energía del alimento puede retornar al ambiente como energía no digerida y disponible a otros organismos: Todo organismo Utiliza parte de la energía del alimento en el proceso de la respiración. liberando de nuevo el dióxido y agua al ambiente la restante energía puede ser almacenada Para utilizarla como fuente de energía para el propio organismo. Para sus descendientes o para los depredadores que se alimentan de él.

La caracterización linear del flujo químico y de energía a través de los organismos se denomina cadena trófica o alimentaria (figura 6-1) Cada organismo de una cadena trófica se halla desplazado de 1a fuente energética inicial, el sol, por otro nivel alimentario. El nivel alimentario o nivel trófico (trofo en griego significa alimento) de un organismo es su posición respecto a la entrada inicial de energía a través de los productores primarios El Situar 1os organismos en un determinado nivel trófico es una tarea relativamente arbitraria.

Evidentemente la mayoría de las plantas se encuentran en el primer nivel trófico; fuera de este nivel, sin embargo, una rígida clasificación de multitud de especies no es posible. El hombre, por ejemplo Come vegetales, animales herbívoros e incluso carnívoros de niveles muy superiores como los peces.

En realidad muy pocos son los ecosistemas que se organizan como simples cadenas alimentarias ya que la mayoría de los animales se alimentan el diferentes niveles tróficos y de especies diferentes dentro de cada nivel trófico Una red alimentaria o trófica está formada por varias cadenas tróficas entrelazadas Pueden reconocerse dos tipos básicos de redes tróficas: las redes tróficas herbívoras que se organizan sobre consumidores que comen directamente tejido vegetal vivo; y las redes tróficas detritivoras que se basan en consumidores que se alimentan de tejidos vegetales y animales. muertos. Aunque los flujos químico y energético constituyen procesos que van paralelos, Una vez que la energía ha sido captada en forma de moléculas estables por los organismos fotosintéticos, parte de ella se disipa en forma de calor en cada paso de la cadena trófica. Simultáneamente, los elementos químicos se liberan de nuevo al medio donde se pueden utilizar de nuevo por los productores u otros organismos. Por lo tanto, aunque el flujo de energía es unidireccional, la mayoría de los elementos químicos son reciclados en el ecosistema. El mantenimiento de cualquier ecosistema depende del constante aporte de energía y el reciclado de los elementos químicos. La constante necesidad de un aporte de energía es consecuencia de las leyes de la termodinámica.

Flujo de la energía de los ecosistemas

 

Toda la actividad biológica depende de que las plantas verdes utilicen de manera satisfactoria la energía que originalmente procede del Sol. En este proceso la energía radiante del Sol primero se transforma en energía química y después en energía mecánica ( calor) por medio del metabolismo celular.

El Sol puede considerarse como una bomba de hidrógeno en explosión continua, con una temperatura y composición tales que el hidrógeno se transmuta en helio, con la liberación concomitante de una cantidad considerable de energía en forma de ondas electromagnéticas. Si bien éstas van desde rayos de onda corta, x y gama, hasta ondas de radio de onda larga, alrededor del 99% de la energía total está en la región de longitudes de onda de 0.2 a 0.4 um (esto es, la región del ultravioleta al infrarrojo). Aproximadamente el 50% de esta energía corresponde a la región visible del espectro (de 0.38 a 0.77 um) y en parte se utiliza durante la fotosíntesis. Puesto que la Tierra constituye un blanco muy pequeño en el sistema solar, sólo alrededor de un cincuenta millonésimo de la gigantesca producción de energía del Sol alcanza la atmósfera exterior de la Tierra (a 190 Km. sobre la superficie terrestre), y lo hace a un régimen constante. Este régimen se designa como el flujo solar específico o constante solar, definido como la cantidad de energía radiante de todas las longitudes de onda que atraviesa una unidad de área o superficie por unidad de tiempo. Este valor se calcula en aproximadamente 1.4 kJ/m2 . s, lo que da un ingreso total de energía de 5.5 x 1021 kJ (1.5 x 1018 kWh.

En virtud de que la órbita de la Tierra alrededor del Sol es elíptica, el flujo específico en cualquier localidad concreta varía de manera estacional con la latitud. El flujo específico en un lugar determinado también varía durante el día a causa de la rotación de la Tierra (figura 9-1).

El proceso por medio del cual las plantas con clorofila utilizan la energía solar para convertir dióxido de carbono y agua en azúcares se llama fotosíntesis. Su ecuación general es:

 

 


6CO2 + 12H2O + 2800 kJ clorofila C6H12O6 + 6CO2 + 6H2O

 

La actividad fotosintética y las tasas de fijación de di óxido de carbono en carbohidratos vegetales se puede calcular de diversas maneras, midiendo la velocidad de eliminación de CO2 y de producción de O2 y también la velocidad de acumulación de compuestos fotosintéticos intermediarios .

Los términos ecológicos que se utilizan para explicar estas actividades se definen en el cuadro de la página 306.

 

Estimaciones de producción primaria

 

El término productor primario ( que se ocupa de la producción primaria) se emplea para de-signar cualquier organismo autótrofo capaz de utilizar directamente la energía radiante del Sol. Esto incluye los organismos fotosintéticos. Transeau ( 1926) calculó la producción primaria en

Autótrofo: es un organismo que obtiene su carbono .celular de una fuente inorgánica (CO2, HC03) y su energía del Sol (en realidad se trata de un fotoautótrofo, distinto de un quimioautótrofo, que obtiene su energía de la oxidación de compuestos químicos inorgánicos).

Heterótrofo: es un organismo que obtiene su carbono celular y su energía de materia orgánica.

Quimiótrofo: es un organismo que obtiene su energía de la oxidación de compuestos inorgánicos sencillos, como FeS y H2S, y su carbono celular de materia inorgánica u orgánica. Los quimiótrofos son relativamente insignificantes en las relaciones energéticas de un ecosistema, pero desempeñan un papel significativo en el movimiento de los nutrientes minerales en el ecosistemas.

Cadena alimenticia es un patrón idealizado de flujo de energía en un ecosistema natural. En la cadena alimenticia clásica, las plantas sirven de alimento sólo a consumidores primarios, los consumidores primarios sólo a consumidores secundarios, y así sucesivamente.

La red alimenticia es el patrón real de consumo de alimentos en un ecosistema natural. Un organismo determinado puede nutrirse desde muchos niveles tróficos, con lo cual da origen a una serie compleja y entrelazada de transferencias de energía.

Productividad es la tasa de fijación de energía en tejidos. La productividad primaría es la fijación de energía por las plantas; la productividad secundaria corresponde a niveles tróficos más altos.

Niveles tróficos son niveles de alimentación. Una planta que obtiene su energía directamente del Sol ocupa el primer nivel trófico (autótrofo). E1 organismo que la consume ocupa el segundo nivel trófico (herbívoro), y el que se alimenta de éste ocupa el tercer nivel (carnívoro).

La transpiración es la evaporación controlada de agua de la superficie de tejidos foliares.

 

un campo sembrado de maíz del oeste medio de EUA con base en una cosecha estimada de 10,000 plantas por cada 0.405 ha, que en conjunto pesan 6,000 Kg., así como en el análisis químico de este material. Transeau calculó que las plantas de maíz contenían 2,674 Kg. de carbono, el cual se había incorporado como CO2 por fotosíntesis. Esto equivale a 6,687 Kg. de glucosa. Pero además, las plantas debieron consumir algo de glucosa en la respiración para auto conservarse ellas mismas. Transeau estimó esto en 2,045 Kg. de glucosa, para dar una producción bruta de 8,732 Kg. en total. Un kilogramo de glucosa requiere una aportación de energía de 15.7x 103 kJ. Por consiguiente, se han utilizado 138.1 x 106 kJ en actividades metabólicas y respiratorias. Otra necesidad de energía en las plantas es la transpiración, es decir la evaporación biológicamente controlada por las plantas mediante la cual se absorben agua y nutrientes del suelo y se transportan hasta las hojas de la planta. Entonces el agua se evapora a

 

Tabla 9-1 PRESUPUESTO DE ENERGÍA DE IN ACRE DE MAÍZ (0,405 HECTÁREAS) DURANTE UNA TEMPORADA DE CRECIMIENTO DE 100 DÍAS

 

Glucosa (Kg)

Kilojoules (millones)

Energía solar utilizada (%)

Radiación solar incidente

Utilización biológica:

Producción neta (PN)

Respiración (R)

Producción bruta (PB)

PB = (PN + R)

Energía utilizada en la transpiración

Energía no utilizada

 

 

6687

2045

8732

 

 

8550

 

105.9

32.2

138.1

 

3808

4604

100.0

 

1.2

0.4

1.6

 

44.5

53.9

Fuente Transeau (1926)

     

 

través de pequeños poros de las hojas que se abren o se cierran para controlar la pérdida de agua. Quizá es sorprendente el dato de que la eficiencia de utilización de energía por el campo de maíz es sólo de 1.6% (tabla 9-1 ) esto es, únicamente el 1.6% de la energía total disponible se incorpora en los carbohidratos por fotosíntesis. Matemáticamente,

 

producción bruta x 100 = 138 x 106 kJ x 100 = 1.6% (9.2)
radiación solar 8.55 x 109 kJ

 

La mayor parte de los ecosistemas naturales operan con una eficiencia global entre 0.1 y 2% en la naturaleza, mientras que los sistemas agrícolas óptimos alcanzan valores máximos de 3%. Los sistemas de océano abierto, que cubren la mayor parte de la superficie terrestre, se acercan más a la tasa de conversión de 0.1 %, aunque hay información reciente que sugiere que la productividad de los océanos en buena medida puede haber sido subestimada.

Otro factor interesante en la conversión de energía es la eficiencia con la cual los autótrofos utilizan la energía que han incorporado. Esta utilización en realidad es la diferencia entre la producción bruta y la producción neta expresada como porcentaje. Para el ejemplo de Transeau, esta es

 

energía de respiración x 100 = 32.2 x 106 kJ x 100 = 23.4% (9.3)
energía de producción bruta 138.1 x 106 kJ

 

En otras palabras, aunque sólo el 1.6% de la energía total se utilizó en la producción de carbohidratos, las plantas de maíz son muy eficientes para convertir la energía capturada en biomasa al utilizar el 76.6% de ella (105.9/138.1 x 100%).

En los sistemas acuáticos, la captura de energía es considerablemente menos eficiente que en los sistemas terrestres. En la tabla 9-2 se muestran los datos para dos lagos de agua dulce. Juday (1940) encontró que sólo el 0.36% del flujo solar específico para el lago Mendota, en Wisconsin, se incorporaba en la producción bruta en el nivel autótrofo. El fitoplancton utilizaba más del 90% de esta energía asimilada, en tanto que las plantas que crecen adheridas al lodo del fondo del estanque empleaban menos del 10%.

El lago ácido Cedar Bog de Minnesota, con sus aguas pardas manchadas de humus, es cuatro veces menos eficiente que el lago Mendota porque sus aguas coloreadas no trasmiten tan bien

 

Tabla 9-2 PRESUPUESTO ANUAL DE ENERGÍA DEL LAGO MENDOTA, WISCONSIN Y DEL LAGO CEDAR BOG, MINNESOTA

 

KJ/m2 . año

Energía solar utilizada (%)

Lago Mendota, Wisconsin

Radiación solar incidente

4,975,390

100.0

Utilización por las plantas

Fitoplancton

Producción neta (PN)

12,515

Respiración (R)

4,185

Producción bruta (PB)

16,700

Plantas que viven en el fondo

920

Producción neta (PN)

290

Respiración (R)

1,210

Producción Bruta (PB)

17,910

Producción bruta por autótrofos

0.36

4,975,390

Lago Cedar Bog, Minnesota

100.0

Radiación solar incidente

Utilización por las plantas

3,690

Producción neta (PN)

970

Respiración (R)

4,660

Producción bruta (PB)

 

0.10

la luz como las aguas más transparentes de este último lago. Lindeman (1942) encontró que la producción bruta, incluidas las pérdidas por pastoreo y descomposición, tenía una eficiencia de 0.10%. El mantenimiento respiratorio consumía el 21% de esta cantidad. Esta diferencia en la captura primaria de energía en gran medida se debe a la poca penetración de la luz hasta la profundidad en donde las plantas crecen. Puesto que la luz se mide en la superficie del agua, el 0.10% (lago Cedar Bog) es la eficiencia de conversión fotosintética global de la energía. Si la medición de la radiación se hiciera en el agua a la profundidad en donde están las plantas, la eficiencia subiría a cerca de l y 3%, respectivamente, para los dos ejemplos de la tabla. Estos valores son más cercanos a los correspondientes sistemas terrestres.

Comparación de la productividad primaria en diferentes ecosistemas del mundo

 

En la tabla 9-3 se muestran valores representativos de productividad en diferentes ecosistemas del mundo. La producción bruta está controlada por factores, como la respiración, la existencia de nutrientes (principalmente nitrógeno y fósforo), y diversas variables climáticas, de manera destacada: el suministro de luz, la duración de la temporada de crecimiento, la temperatura y la provisión de agua. Algunas de estas importantes restricciones saltan a la vista al analizar la tabla 9-3. Es conveniente examinar con cuidado esta información, porque nos dice mucho acerca del potencial mundial de producción de alimentos y de las diferencias principales entre los ecosistemas. Con base en la tabla 9-3, el ecosistema más productivo en términos de la tasa

 

Tabla 9-3 Produccion primaria de la tierrra

Tipo de ecosistema

Área (10 km2)

Limites normales de productividad primaria neta

(g secos/m2 . Año)

Media

Produccion primaria neta (109 ton secas/año)

Selva tropical Humeda

24.5

1000-3500

2000

49.4

Bosque templado

12.0

600-2500

1250

14.9

Bosque boreal

12.0

400-2000

800

9.6

Bosque y terrenos de arbustos

8.5

250-1200

700

6.0

Sabana

15.0

200-2000

900

12.5

Pastizal templado

9.0

200-1500

600

5.4

Tundra y alpino

8.0

10-400

140

1.1

Desierto y semidesierto

42.0

0-250

40

1.7

Tierras cultivadas

14.0

100-3500

650

9.1

Pantano y ciénaga

2.0

800-3500

2000

4.0

Lago y corriente

2.0

100-1500

250

0.5

Total continental

149.0

2-400

773

115.2

Océano abierto

332.0

200-1000

125

41.5

Plataforma continental, flujo ascendente

27.0

500-4000

360

9.8

Lechos de algas, arrecifes, estuarios

2.0

1800

3.7

Total marina

361.0

152

55.0

Total mundial

510.0

 

333

170.2

 

 

de producción anual es la selva tropical húmeda. Quizá resulta sorprendente el hecho de que los pantanos y ciénagas en promedio son igualmente productivos, aunque el área que ocupan es mucho menor. Esta alta productividad de los pantanos se debe a su elevado contenido de nutrientes, en tanto que la elevada productividad de la selva tropical se debe a las altas temperaturas, al crecimiento continuo (no hay una estación de letargo) ya la abundante precipitación pluvial. La restricción principal en los trópicos es la provisión de nutrientes. La tala inmoderada de esta clase de bosques, cómo ya se ha visto en muchas partes del mundo, muy peligrosa porque la erosión del suelo en estas áreas donde hay tanta precipitación -pluvial puede ser devastadora, y gran parte del contenido de nutrientes del ecosistema está en los árboles mismos y por tanto se pierde con la madera que se corta.

La temperatura es la restricción más importante en la reducción de la productividad anual al pasar de las regiones tropicales a las templadas y de ahí a las árticas (de tundra y alpinas). También intervienen la intensidad de la luz y la duración de la temporada de crecimiento. El efecto del abastecimiento de agua se puede ver comparando la productividad de los pastizales templados (600 g secos/m2 . año) con la del desierto (40 9 secos/m2 . año). La mayor productividad de los estuarios ( 1,800 9 secos/m2 . año) se debe al alto nivel nutricional de estas áreas (por ejemplo, los deltas del Mississippi, del Nilo y de otros ríos).

Al examinar la productividad primaria neta mundial, los factores fundamentales son el área de la superficie terrestre ocupada por los diferentes ecosistemas y la productividad primaria neta por unidad de área. Existen enormes áreas desérticas y semidesérticas, cuya productividad es baja.

Así, sus 42 millones de km2 producen un total anual de sólo 1.7 x 109 toneladas secas, en tanto que los 24.5 millones de km2 de selvas .tropicales húmedas rinden aproximadamente 49.4 x 109 toneladas secas. La agricultura mundial produce alrededor de 9.1 x 109 toneladas, gran parte de las cuales son, por supuesto, las partes no comestibles de los cultivos, además de que una buena proporción se pierde a causa de enfermedades, plagas, almacenamiento y descomposición. El rendimiento terrestre total es casi 115 x 109 toneladas de materia seca al año, en tanto que los océanos, con una superficie dos y media veces mayor, sólo producen 55 x 109 toneladas anuales de materia seca. Así pues, no es realista considerar que los océanos constituyen una provisión enorme y no explotada de alimentos para el pronosticado crecimiento de la población mundial. De hecho, la mayor parte de las pesquerías ya se han sobre explotado y es necesario volver a abastecerles. En la actualidad la Antártida es una excepción, pero el krill, un crustáceo sorprendentemente abundante, está siendo capturado sin restricción alguna por barcas pesqueras japonesas y rusas, de modo que el excedente puede no durar mucho tiempo. Vale la pena destacar otro punto. Puesto que se libera oxígeno en proporciones estequiométricas en relación con la utilización de di óxido de carbono en la fotosíntesis, se concluye que la tierra, con casi el doble de productividad que los océanos, genera alrededor de dos veces más O2 que los océanos. Una gran proporción del oxígeno que proviene de la vegetación se produce en las regiones tropicales. Por consiguiente, es de suponer que la destrucción de plantas verdes en los océanos y en áreas terrestres tropicales tenga consecuencias de largo plazo en los niveles atmosféricos de oxígeno, así como la quema de combustibles fósiles y la destrucción de los bosques están causando una acumulación de C02 en la atmósfera (véase el capítulo 5). No obstante, se produce un reabastecimiento de oxígeno de magnitud aún desconocida como consecuencia de la reducción de óxidos de hierro por las bacterias (Stumm y Morgan, 1981).

 

Eficiencia de tranferencia

 

Es necesario entender de qué manera la transformación inicial de la energía radiante que se recibe por los productores primarios mantiene de hecho a todos los organismos del ecosistema, no sólo a las .plantas verdes. En el ejemplo de lago Cedar Bog estudiado por Lindeman, la producción bruta fue de 4,660 kJ/m2 . año, mientras que se consumieron 970 kJ/m2 . año. en las actividades metabólicas necesarias para mantener a los productores primarios y permitir su reproducción. La figura 9-2 indica que los herbívoros consumen 630 kJ/m2 . año de los 4,660 kJ/m2 .año. Esto equivale a un 17%. utilizado pop los consumidores primarios de la producción autótrofa neta. Sólo 125 kJ/m2 . año de 440 kJ/m2 . año, 0 el 28.4%, de esta energía herbívora disponible es utilizada efectivamente por los carnívoros. Aunque éste es un uso más eficiente de los recursos que la que tiene lugar en el nivel de transferencia autótrofo / herbívoro, deja espacio todavía para una explotación mayor.

 



En el nivel del carnívoro, alrededor del 60% de la ingesta de energía se consume en actividad metabólica, en tanto que el resto pasa a formar parte del sedimento. De esta manera, el porcentaje de energía disponible empleado para la actividad metabólica aumenta a lo largo de la serie trófica, autótrofo herbívoro carnívoro, en el caso del lago Cedar Bog del 17 al 28% y de ahí al 60%. Esto es característico de muchas cadenas alimenticias. Una de las razones principales es que los herbívoros tienen que moverse en busca de las plantas verdes de las cuales se alimentan, en tanto que los carnívoros requieren un gasto de energía aún mayor para la búsqueda y captura de los herbívoros.

Factores limitntes

Las plantas y los animales, como organismos vivos que son, tienen barreras y limitantes para su dispersión; por lo tanto, existe una serie de factores que afecta la distribución de las especies, que a su vez influye en las comunidades a las que pertenecen; estos factores afectan también el nivel de organización de la población.

 

Factores Extrínsecos

 

Para propósitos de distribución y organización de las comunidades, estos factores se clasifican en geográficos, edáficos climáticos, bióticos y humanos.

Geográficos: Las características geográficas de la Tierra constituyen uno de los factores, más importantes en la distribución de los organismos; actúan tanto en beneficio como desfavorablemente para éstos. Dentro de las características geográficas podemos considerar las montañas, mares, ríos y desiertos.

Edáficos: Incluyen la composición, textura y naturaleza del suelo, que suele ser un factor determinante en la colonización por los diversos organismos, si bien es mas importante para las plantas que para los animales, también constituye un elemento básico para algunos de ellos.

Climáticos: el clima se puede considerar como el factor mas importante en la distribución de los organismos, e indiscutiblemente es primordial para el desarrollo del ciclo biológico de las plantas. Dentro de los factores climáticos se incluyen la temperatura, humedad y la luz, que son los de mayor importancia, así como el régimen de los vientos, que es determinante para la diseminación de los organismos. Desde el punto de vista de las capacidades fisiológicas para desarrollarse en diferentes cantidades de luz, las plantas son longidiurnas, brevidiurnas e indiferentes. Ante las mismas adaptaciones fisiológicas los animales se enmarcan en una clasificación de acuerdo con la condición ambiental.

Bióticos: respecto a estos factores, es importante mencionar que algunas plantas utilizan animales para su diseminación. Otro caso de factores bióticos es el de los organismos polinizantes, cuya interdependencia es tan intima que sus distribuciones dependen de su estrecha relación. Finalmente, tenemos el vaso de los animales parásitos o formas asociadas como los ácaros, que son transportados por otros animales (generalmente insectos); este caso, conocido como foresis, constituye un mecanismo de dispersión.

Humanos: Indiscutiblemente los mas importantes, si consideramos la capacidad que tiene el humano de modificar el medio en el que se encuentra; la destrucción de áreas naturales, así como el transplante de plantas y animales ambos (transfloración y transfaunación) han sido la causa de extinciones y modificaciones a las áreas de distribución de las especies, cuyos alcances o repercusiones apenas pueden imaginarse.

 

Factores intrínsecos

 

Estos factores incluyen características como morfología, peso, número de diásporas, poder germinativo, multiplicación vegetativa, antigüedad de la especie, plasticidad genética, tolerancia ecológica, composición química y producción de sustancias alelopáticas; todas ellas contribuyen al desplazamiento y distribución de la especie

Materiales autóctonos y Alóctonos

Definición:

Materiales autóctonos: son todas aquellas cosa que pertenecen al ecosistema.

Materiales alóctonos: son toda las cosas que se encuentran en el ecosistema pero que no es autóctono al mismo, fue insertado en el ecosistema.

Biomasa, Tasas de flujo de renovación

Los ecosistemas son complejos y dinámicos. Están integrados por flujos de energía y materia entre los organismos y su ambiente. Cualquier nivel trófico puede caracterizase por una cierta biomasa y por una cierta velocidad de flujo de energía y de materia (producción) a través de aquella biomasa. La cantidad de energía o de materia que presente en un tiempo cualquiera no es más que la biomasa. El cociente entre la biomas y la producción o de flujo se denomina tiempo de renovación, puesto que todas las dimensiones excepto el tiempo quedan anuladas en la división. El tiempo de renovación puede considerarse como el tiempo necesario para renovar toda la biomasa a una tasa de producción o de flujo determinada. Los ecosistemas con pirámides de biomasa invertidas se estructuran sobre un tiempo de renovación pequeño en los niveles tróficos inferiores. Una mayor biomasa en los niveles tróficos inferiores es más breve. El flujo químico, al igual que el de energía, se caracteriza por biomasas de diferentes tamaños y por producciones o tasas de flujo que varían entre las clases de elementos químicos. Para caracterizar detalladamente los procesos funcionales del ecosistema, debemos medir las tasas de flujo así coma la energía y materia fijadas en la biomasa.