Los ecosistemas y la biodiversidad

Un ecosistema es el conjunto formado por un espacio físico determinado y todos los seres vivos que lo habitan, así como las relaciones que se establecen entre ellos. Para entenderlo, debemos dividirlo en dos componentes fundamentales:

1. Biotopo: Es la parte inorgánica o física del ecosistema. Incluye el medio (agua o aire), el sustrato (suelo, rocas) y los factores abióticos, que son las variables físico-químicas como la temperatura, la luz, la humedad y la presión.
2. Biocenosis (Comunidad biológica): Es el conjunto de todos los seres vivos (poblaciones de diferentes especies) que conviven en el biotopo.

El ecosistema es la suma del biotopo y la biocenosis, donde ambos interactúan constantemente: el medio físico condiciona qué seres pueden vivir, y los seres vivos modifican el medio (por ejemplo, las plantas aportan oxígeno y crean suelo).

No todos los organismos pueden vivir en cualquier lugar. Cada especie tiene unos límites de tolerancia para cada factor abiótico. Si un factor sobrepasa esos límites, impide la supervivencia de la especie; en ese caso, hablamos de un factor limitante.

Según su tolerancia, clasificamos a las especies en:

• Especies eurioicas: Tienen un margen de tolerancia amplio (son generalistas). Ejemplo: las ratas o las cucarachas.
• Especies estenoicas: Tienen un margen de tolerancia muy estrecho (son especialistas). Ejemplo: los corales, que mueren si la temperatura del agua varía pocos grados.

Para sobrevivir, los seres vivos desarrollan adaptaciones:

• Morfológicas: Cambios en la estructura externa (ej. las espinas del cactus para evitar la pérdida de agua).
• Fisiológicas: Cambios en el funcionamiento interno (ej. la hibernación para resistir el frío).
• Etológicas: Cambios en el comportamiento (ej. las migraciones de las aves).

Es común confundir estos términos, pero son muy diferentes:

• Hábitat: Es el lugar físico donde vive un organismo (su "dirección postal"). Ejemplo: el hábitat de una ardilla es el bosque.
• Nicho ecológico: Es la función o "profesión" que desempeña una especie en el ecosistema (qué come, a quién sirve de alimento, cuándo está activa).

Dos especies pueden compartir el mismo hábitat, pero si tienen el mismo nicho ecológico, entrarán en competencia hasta que una desplace a la otra. La especialización ecológica permite que muchas especies convivan en un mismo lugar al ocupar nichos diferentes.

La materia y la energía pasan de unos organismos a otros a través de la alimentación. Los organismos se agrupan en niveles tróficos:

• Productores (Autótrofos): Plantas, algas y bacterias fotosintéticas. Captan la energía solar y la transforman en materia orgánica.
• Consumidores (Heterótrofos):
  • Primarios: Herbívoros que comen productores.
  • Secundarios: Carnívoros que comen herbívoros.
  • Terciarios: Superdepredadores que comen otros carnívoros.
• Descomponedores: Hongos y bacterias que transforman la materia orgánica muerta en inorgánica, cerrando el ciclo de la materia.

Una cadena trófica es una secuencia lineal (Planta → Saltamontes → Rana → Culebra). Sin embargo, en la naturaleza, las relaciones son mucho más complejas, ya que un animal come diversas presas. El conjunto de cadenas interconectadas se denomina red trófica.

En cada paso de un nivel a otro, se produce una pérdida de energía (en forma de calor y respiración). Por ello, las redes no suelen tener más de 4 o 5 niveles, ya que al final queda muy poca energía disponible.

Son representaciones gráficas de la estructura del ecosistema:

1. Pirámide de números: Indica el número de individuos en cada nivel.
2. Pirámide de biomasa: Representa la cantidad de materia orgánica total ($kg/m^2$).
3. Pirámide de energía: Muestra la energía disponible en cada nivel. Estas pirámides nunca pueden estar invertidas, pues siguen la regla del 10%: solo el 10% de la energía de un nivel pasa al siguiente.

A diferencia de la energía, que fluye de forma lineal y se pierde, la materia es cíclica:

• Ciclo del Carbono: El $CO_2$ es captado por la fotosíntesis y devuelto por la respiración y la combustión.
• Ciclo del Nitrógeno: Las bacterias fijadoras transforman el $N_2$ atmosférico en nitratos que las plantas pueden absorber para fabricar proteínas.
• Ciclo del Fósforo: Se encuentra principalmente en las rocas y es esencial para el ADN y el ATP de las células.

Los seres vivos no están aislados. Sus relaciones pueden ser:

• Intraespecíficas (misma especie): Pueden ser de competencia o de cooperación (familias, colonias, sociedades como las abejas).
• Interespecíficas (distintas especies):
  • Mutualismo: Ambas especies se benefician ($+$ , $+$). Ejemplo: abejas y flores.
  • Simbiosis: Relación íntima y obligatoria. Ejemplo: líquenes (alga + hongo).
  • Comensalismo: Una se beneficia y la otra es indiferente ($+$ , $0$). Ejemplo: el pez rémora y el tiburón.
  • Depredación y Parasitismo: Una especie sale beneficiada y la otra perjudicada ($+$ , $-$).

Los ecosistemas cambian con el tiempo hacia estados más complejos:

• Sucesión primaria: Comienza en un terreno virgen donde no había vida (una roca volcánica).
• Sucesión secundaria: Ocurre en un ecosistema que ha sufrido una perturbación (incendio, inundación), pero donde aún queda suelo y semillas.
• Comunidad clímax: Es el estado de máximo equilibrio y madurez de un ecosistema, donde la biodiversidad es máxima.

Las poblaciones crecen según su tasa de natalidad ($n$) y mortalidad ($m$).

• Crecimiento exponencial: Ocurre cuando hay recursos ilimitados.
• Capacidad de carga ($K$): Es el número máximo de individuos que un ecosistema puede mantener de forma sostenible sin degradarse. Cuando una población llega a $K$, su crecimiento se estabiliza.

La biodiversidad es la variedad de formas de vida en la Tierra. Se mide en tres niveles:

1. Diversidad genética: Variedad de genes dentro de una misma especie.
2. Diversidad de especies: Variedad de especies en una zona (riqueza).
3. Diversidad de ecosistemas: Variedad de comunidades y hábitats.

La biodiversidad no solo es "bonita", es vital por sus servicios ecosistémicos:

• Abastecimiento: Alimentos, madera, medicinas (muchos fármacos provienen de plantas).
• Regulación: Las selvas regulan el clima y los insectos polinizan los cultivos.
• Cultural: Valor recreativo, espiritual y científico.

Actualmente vivimos una crisis de biodiversidad causada por el ser humano (causas antrópicas):

• Destrucción de hábitats (deforestación).
• Especies invasoras: Especies introducidas que desplazan a las autóctonas.
• Contaminación y cambio climático.
• Sobreexplotación (caza y pesca excesiva).

Para frenar esta pérdida, existen dos estrategias principales:

• Conservación in situ: Proteger el ecosistema original (Parques Nacionales).
• Conservación ex situ: Fuera del hábitat (Zoológicos, bancos de semillas). El desarrollo sostenible busca satisfacer nuestras necesidades actuales sin comprometer las de las generaciones futuras.

Un bioma es una gran región bioclimática definida por su clima, suelo y vegetación:

• Tundra: Clima polar, suelo helado (permafrost), musgos y líquenes.
• Taiga: Bosque de coníferas (pinos, abetos), inviernos largos y fríos.
• Bosque templado: Árboles de hoja caduca, cuatro estaciones marcadas.
• Selva tropical: Altas temperaturas y lluvias constantes, máxima biodiversidad.
• Sabana: Hierbas altas y pocos árboles, estación seca prolongada.
• Desierto: Escasez extrema de agua, adaptaciones para conservar humedad.

Se dividen según la profundidad y la distancia a la costa:

• Zona Pelágica: Aguas abiertas.
• Zona Bentónica: El fondo marino.
• Arrecifes de coral: Son los "bosques tropicales del mar" por su biodiversidad, pero son muy sensibles al calentamiento del agua.
• Afloramientos: Zonas donde aguas profundas ricas en nutrientes suben a la superficie, creando áreas de gran pesca.

• Lóticos: Aguas en movimiento (ríos y arroyos). La vida depende de la corriente y el oxígeno.
• Lénticos: Aguas estancadas (lagos, lagunas, humedales). Son vitales como refugio de aves migratorias.
• Riberas: Zonas de transición entre el agua y la tierra con vegetación específica que actúa como filtro natural.