RESUMEN ECOLOGÍA

Aspectos generales de la fotosíntesisLa fotosíntesis es un proceso en el cual la mayoría de las plantas, algas y cianobacterias utilizan la luz del sol para sintetizar nutrientes. La fotosíntesis es la principal fuente de incorporación de energía al planeta, y son muchos los ecosistemas, terrestres y acuáticos, que dependen directa o indirectamente de esta forma de transformación de la energía solar.

A partir de este proceso se origina:Oxígeno: utilizado en la respiración celularGlucosa: fuente de energía

la fotosíntesis ocurre en las estructuras verdes, principalmente en las hojas, ya que están constituidas por células que presentan gran cantidad de cloroplastos en su citoplasma. Estos, a su vez, contienen en su interior pigmentos capaces de captar la energía lumínica proveniente del sol.

Intercambios gaseosos a través de los estomasEl agua ingresa a la planta por las raíces y luego es transportada hacia las hojas por conductos formados por un tejido llamado xilema. El dióxido de carbono, ingresa por las hojas, a través de los estomas Los estomas se ubican en el envés de las hojas (lado inferior) y están formados por células llamadas células oclusivas, que permiten el intercambio de vapor de agua y otros gases entre la planta y su medio.Entre las células oclusivas de un estoma existe un orificio cuya abertura es regulable, el ostiolo.

Pigmentos fotosintéticosLos pigmentos fotosintéticos más conocidos son las clorofilasy carotenoides. En las plantas, los pigmentos fotosintéticos se encuentran principalmente en las hojas y, en menor grado, en los tallos verdes.

Fases de la fotosíntesisFase dependiente de luzEstimulación de la clorofila por parte de la luz.Fotólisis del agua, liberación de oxígenoSe producen ATP y NADPH,

Fase independiente de luzLa energía lumínica no es necesaria.Captación del dióxido de carbonoSíntesis de carbohidratos

El rendimiento de la fotosíntesis, o la capacidad de las plantas para realizar el proceso fotosintético, depende de diversos factores:

Factores que afectan a la fotosíntesis

TemperaturaLas plantas aumentan su tasa de fotosíntesis a medida que se eleva la temperatura ambiental hasta aproximadamente 35 ° C. A partir de ese límite, el aumento de temperatura causa una reducción drástica, no solo de la fotosíntesis, sino también de la mayoría de las reacciones vitales, ya que las enzimas celulares sufren alteraciones a temperaturas elevadas.

Intensidad lumínicaLa tasa de fotosíntesis aumenta proporcionalmente al incremento de la intensidad lumínica hasta un valor límite, el punto de saturación luminosa (PSL).

Concentración de dióxido de carbonoUn aumento de su concentración produce un aumento de la tasa fotosintética hasta alcanzar un valor máximo de asimilación; después de que se alcanza dicho valor, por más que aumente la concentración de CO2 ambiental, la tasa fotosintética se mantieneconstante.

Disponibilidad de agua en el suelo

La disponibilidad de agua en el suelo, es decir, el abastecimiento hídrico del que dispone la planta, ejerce una gran influencia sobre la apertura y cierre de los estomas. Si no hay agua suficiente para la planta, los estomas se cierran para evitar la pérdida de vapor de agua (transpiración). De este modo, se dificulta la entrada de CO2 y la tasa fotosintética disminuye.

ProductividadLa productividad es una medida que hace referencia a la cantidad de energíalumínica transformada en energía química de moléculas orgánicas y almacenadaen forma de biomasa por unidad de superficie y en un tiempo determinado.

• La productividad primaria bruta (PPB) se refiere a la cantidad de energía que es captada por los productores, guardada en materia orgánica y almacenada en un área y tiempo determinados.

• La productividad primaria neta (PPN) es la cantidad total de energía captadapor los productores en un tiempo determinado menos la energía utilizada en la respiración celular (R), es decir, es la energía que realmente se almacena en biomasa por unidad de tiempo y que puede ser aprovechada por otros niveles tróficos.

Productividad en los ecosistemas terrestres

En los ecosistemas terrestres el principal factor limitante es el agua, que determina la existencia de bosques, pastizales o desiertos. Sin embargo, sus diferencias en la producción primaria se relacionan más bien con la distribución de dos factores combinados: el agua y la temperatura.

Productividad en los ecosistemas acuáticos

En los ecosistemas acuáticos, la producción está limitada por la luz y los nutrientes. En los océanos, por ejemplo, la fotosíntesis se produce solo en las zonas superficiales, a las que llega luz suficiente, mientras que la degradación de la materia orgánica ocurre en los fondos.

El efecto invernaderoEl efecto invernadero es un fenómeno indispensable, ya que permite que la temperatura del planeta sea apta para la vida. Sin su presencia, la temperatura de la superficie de la Tierra sería de -18 °C. Los gases de efecto invernadero, como el vapor de agua y el dióxido de carbono, entre otros, evitan que la radiación solar que es reflejada por la superficie terrestre vuelva al espacio, quedando retenida en la atmósfera en forma de calor y produciendo un efecto similar al observado en un invernadero.

La deforestación

La deforestación es un efecto provocado generalmente por la actividad humana y como producto de la urbanización. En este proceso se destruye parte de la superficie forestal, disminuyendo la productividad primaria de la zona urbanizada.

Uso de fertilizantesEl enriquecimiento de las aguas mediante la incorporación de nutrientes inorgánicos para las plantas se denomina eutrofización. La eutrofización es un aumento de nutrientes en el agua (especialmente de fósforo y nitrógeno) que produce un incremento incontrolado de la biomasa de microorganismos, especialmente fotosintéticos.Si bien la eutrofización es un lento proceso natural, la adición por parte del ser humano de fertilizantes, detergentes y el vertido directo de materia orgánica ha acelerado enormemente el proceso.El resultado es un aumento de la producción primaria con importantes consecuencias sobre la composición, estructura y dinámica del ecosistema.

MATERIA Y ENERGÍA EN EL ECOSISTEMA

El Sol como principal fuente de energía

El Sol es el principal responsable de la vida en la Tierra, pues es la fuente primaria de energía que mantiene a los seres vivos, ya que la luz solar es captada por los organismos fotosintetizadores, y su energía se transfiere de un individuo a otro a lo largo de las cadenas alimentarias, lo que permite la existencia de prácticamente todos los ecosistemas de la Tierra.Además, la radiación solar calienta el suelo, las masas de agua y el aire, propiciando un ambiente más favorable para la vida.

Nutrición autótrofa y heterótrofa

Los organismos autótrofos sintetizan sus propios nutrientes, mientras que los heterótrofos los obtienen a partir de otros organismos o desus desechos. Los nutrientes aportan a las células la energía y la materia que requieren para llevar a cabo sus funciones y construir sus estructuras.

La ecología se ocupa del estudio científico de las interrelaciones entre los seres vivos y su ambiente; por tanto, estudia también los factores físicos y biológicos que influyen en estas relaciones, como la temperatura, la presión, la humedad y la naturaleza del suelo, entre otros, así como las relaciones con todos los demás seres vivos de dicho medio.

1. Nivel de organismoEs el nivel básico de organización de un ecosistema y corresponde a cada uno de los seres vivos individuales.

2. Nivel de poblaciónLa población está constituída por seres vivos de la misma especie que forman parte de un ecosistema en un lugar y tiempo determinados. Entre ellos se relacionan para reproducirse,protegerse, buscar alimento, entre otros

3. Nivel de comunidadUna comunidad está formada por las diversas poblaciones de seres vivos que habitan un ecosistema. Los miembros de la comunidad se vinculan unos con otros mediante determinadas relaciones, de las cuales, las más importantes son las relaciones tróficas, que son las que se establecen cuando un ser vivo se alimenta de otro

4. Nivel de ecosistemaEs la interacción de la comunidadbiológica con los factores abióticosdel lugar donde viven, como laintensidad de la luz, el suelo, latemperatura, entre otros.

Cadenas y tramas tróficas

En todo ecosistema, independientemente de las especies que constituyan su comunidad, podemos agrupar a las poblaciones en diferentes niveles tróficos, de acuerdo con el modo en que obtienen su alimento. Se representan linealmente como cadenas tróficas o alimentarias, en las que se puede observar de qué manera fluyen la energía y la materia entre los organismos.1. Los productores primarios son los organismos autótrofos como las plantas, algas y algunas bacterias. Estos organismos captan la energía y la materia inorgánica del medio, por lo que no ingieren alimento. Constituyen el primer nivel trófico.

2. Los consumidores son organismos heterótrofos que se alimentan de otros seres vivos o de sus partes, y están representados fundamentalmente por los animales. Los consumidores primarios se alimentan de autótrofos, obteniendo así la materia y la energía contenidas en las moléculas orgánicas ingeridas. Ocupan el segundo nivel trófico.

3. Cuando los animales se alimentan de un consumidor primario se denominanconsumidores secundarios o de segundo orden, y constituyen el tercer niveltrófico y siempre son predadores. A veces matan a su presa e ingieren trozos de ella.En ocasiones, usan venenos para matar y ayudar a digerir.

4. Existen carnívoros que se alimentan de otros carnívoros. Constituyen la categoría de consumidores terciarios o cuaternarios y ocupan el cuarto nivel trófico.

5. Los descomponedores o recicladores. Se alimentan de restos de materia orgánica compleja, eliminando al medio componentes inorgánicos más sencillos que incorporan las plantas, volviendo a circular en el ecosistema, lo que permite constituir el ciclo de la materia.Los descomponedores pueden ser carroñeros, cuando ingieren partes de animales muertos, o detritívoros, cuando se alimentan de pequeños restos de materia orgánica no viviente.Los descomponedores juegan un papel fundamental en los ecosistemas, ya que permiten que los nutrientes se reciclen y vuelvan a ser utilizados. Si no estuvieran presentes, la materia orgánica se quedaría en el suelo, interrumpiéndose el ciclo.

¿Qué ocurre cuando un ser vivo se come a otro?

En una cadena alimentaria, la cantidad de energía presente en un nivel trófico es siempre mayor que la cantidad de energía potencialmente transferible hacia el nivel siguiente. Eso ocurre porque todos los seres vivos consumen parte de la energía del alimento en el propio mantenimiento, liberando una fracción como calor y, por tanto, no se transfiere al nivel trófico siguiente.

De la energía que se incorpora, ¿cuánta se transfiere?

La energía se transfiere generalmente con una eficiencia del 10 %, La energía disponible va disminuyendo, dado que cada eslabón solo puede utilizar alrededor del 10 % de la energía contenida en el eslabón anterior. Esta forma de traspaso de energía se conoce como la ley del 10 %. Sin embargo, este valor es usado como una medida aproximada, ya que en los ecosistemasreales la productividad presenta amplios rangos de variación, de acuerdo a lascondiciones ambientales y a los seres vivos que interactúen.

PIRÁMIDES TRÓFICASPirámides de energíaEn estas pirámides, cada piso representa la energía almacenada en un nivel trófico, en un tiempo determinado, y que queda disponible para el nivel trófico siguiente.Las pirámides de energía son las que proporcionan mayor información, ya quemuestran el flujo de energía entre los diferentes niveles tróficos.

Pirámides de biomasaEn cada piso se representa la biomasa de cada nivel trófico en un momento determinado. La biomasa corresponde a la cantidad de materia orgánicaproducida, en este caso por cada nivel trófico. La biomasa se mide en unidades de masa (en Chile se suele utilizar gramos o kilogramos) de materia orgánica seca por unidad de superficie o volumen.

En algunos ecosistemas marinos pueden darse pirámides invertidas, en las que la biomasa de los productores es inferior a la del resto de niveles superiores. El fitoplancton es un organismocon una alta tasa de crecimiento poblacional comparada con la de sus predadores, el zooplancton, y por esta razón, una pequeña biomasa de fitoplanctonpuede sustentar a una gran biomasa de zooplancton.

Pirámides de númeroMuestra la cantidad de seres vivos que existen en cada nivel trófico en un tiempo y en una superficie determinados y pueden o no tener forma piramidal. Por ejemplo, las hojas de un solo árbol sirven de alimento para miles de insectos y, entonces, si observamos y contabilizamos la cantidad deindividuos por metro cuadrado, solo hay un productor y varios consumidores,a pesar de que el árbol presenta una biomasa mucho mayor que los insectos.

Incorporación de contaminantes a las cadenas tróficas

Las actividades humanas generan desechos que pueden llegar a contaminar losecosistemas. Estas sustancias contaminantes, cuando están en el ambiente, ingresan a las cadenas tróficas, incorporándose a los organismos que las constituyen. En algunas ocasiones se fijan en los tejidos de los organismos productores, en otras, quedan en la superficie de estos, introduciéndose en los consumidores

Estrategias para contrarrestar el daño en las cadenas tróficas

a. BiorremediaciónMuchos microorganismos tienen la capacidad de degradar, de manera natural, compuestos que son contaminantes. Mediante sus vías metabólicas, utilizan estas sustancias, de las cuales obtienen el carbono necesario para crecer, y energía para vivir. Como consecuencia, las sustancias tóxicas se transforman en sustancias de menor toxicidad o directamente inocuas para el ambiente y la salud humana.Cuando los microorganismos que degradan los contaminantes son propios del ambiente, decimos que se produce la biodegradación; cuando el microorganismo se introduce especialmente para degradar esa sustancia, se trata de una biorremediación (microbiana o enzimática)

b. Alternativas al uso de plaguicidas

La biotecnología ofrece alternativas al uso de plaguicidas, como el desarrollo de variedades de plantas resistentes a las plagas (transgénicos).Otra solución alternativa a los insecticidas es el control biológico en que ciertas especies pueden ser utilizadas para combatir plagas. Los pulgones de plantas, por ejemplo, se pueden combatir con la introducción controlada de chinitas (familia Coccinellidae), que se alimentan de ellos y de otros insectos, sin provocar desequilibrios en la red alimentaria.