1. Estructura trófica del ecosistema, circulación de materia y flujo de energía En un ecosistema se pueden distinguir cinco etapas fundamentales dentro del flujo de materia y energía que en él se desarrolla: a) Incorporación de energía y compuestos inorgánicos. b) Síntesis de materia orgánica a partir de materia inorgánica y de energía. c) Consumo […]
1. Estructura trófica del ecosistema, circulación de materia y flujo de energía
En un ecosistema se pueden distinguir cinco etapas fundamentales dentro del flujo de materia y energía que en él se desarrolla:
a) Incorporación de energía y compuestos inorgánicos.
b) Síntesis de materia orgánica a partir de materia inorgánica y de energía.
c) Consumo de esa materia orgánica por aquellos seres que son incapaces de producirla.
d) Desintegración de la materia orgánica hasta llevarla nuevamente al estado de compuestos inorgánicos.
e) Transformación de estos componentes inorgánicos en otros compuestos minerales que puedan ser aprovechados por los productores de materia orgánica.
De este movimiento de materia y energía se deduce fácilmente que la materia es reutilizada (de forma cíclica) en el ecosistema, mientras que la energía sólo en
empleada una vez (flujo lineal) y se va perdiendo paulatinamente a lo largo de las sucesivas etapas.
Existen ecosistemas cerrados, que son autosuficientes porque su biocenosis puede llevar a cabo todas las etapas ya señaladas. Otros, en cambio, son abiertos,
porque sus biocenosis son insuficientes y requieren la colaboración de otros ecosistemas circundantes.
La existencia de las etapas ya referidas se traduce en lo que denominamos cadenas de alimentación.
Lógicamente, el número de eslabones que constituye una cadena alimenticia puede ser variable: desde las cadenas en las que no hubiese consumidores heterótrofos, hasta aquellas cadenas en las que dentro de los consumidores heterótrofos se establecen numerosos eslabones nutricionales. Sin embargo, no se debe olvidar que el número de eslabones tampoco puede ser excesivo, debido a la pérdida de energía que se produce entre etapa y etapa.
En cada eslabón o nivel trófico de una cadena alimenticia, se origina una pérdida de materia y energía, las cuales, por tanto, van disminuyendo a lo largo de dicha cadena. Esto es así porque cada nivel trófico consume una parte de esos elementos para llevar a cabo su actividad vital. La energía, para producción de calor o trabajo. La materia, por la pérdida que sufre con los productos de desecho. Como consecuencia de esta pérdida progresiva de materia y de energía -especialmente de esta última- las cadenas alimenticias pueden representarse gráficamente como una pirámide formada por varios estratos en la que los superiores (más pequeños) se nutren de los inferiores (más grandes). Por lo general, los estratos superiores no son sólo más pequeños que los inferiores en cuanto a la cantidad de materia y de energía, sino también en cuanto al número de individuos.
Ciclos bioquímicos
Como hemos dicho, en la dinámica de los ecosistemas, mientras que la energía fluye de forma lineal y va perdiéndose irreversiblemente a lo largo de ese flujo, la materia, aunque sufre una serie de transformaciones, es utilizada nuevamente de manera cíclica, En su forma más simple esta materia se halla representada por los bioelementos, entre los que, como sabemos, hay seis fundamentales: C, O, H, N, P y S. De éstos, el H y el O se encuentran principalmente en forma de agua.
2. Biomasa, productividad y diversidad ecológica
Al estudiar una pirámide alimentaria, no es habitual referirse a las dimensiones de cada estrato de la pirámide indicando el número de individuos. Esto es así porque dicho número es poco significativo para conocer las posibilidades alimentarias del estrato inmediatamente superior, si no se tienen en cuenta las dimensiones de esos individuos. Por eso se ha elaborado el concepto de biomasa: peso del conjunto de individuos. Aplicando este término a distintos niveles de organización, se habla de biomasa de un ecosistema, biomasa vegetal o biomasa animal de un ecosistema, biomasa de un estrato determinado de la pirámide alimentaria, etc.
Uno de los aspectos más importantes de la dinámica del ecosistema, por su repercusión económica, es el de su productividad, parámetro que nos permite conocer la producción de materia orgánica o de biomasa por parte del ecosistema. Se habla de productividad de cada ecosistema y de productividad de cada nivel de un ecosistema determinado, refiriéndose siempre a la cantidad de biomasa producida a partir de una determinada cantidad de energía solar captada.
Hablamos de productividad primaria (la que corresponde a los seres autótrofos fotosintetizadores, es decir, a la base de la pirámide alimenticia, y que mide la cantidad de materia viva -biomasa- producida por dichos seres por unidad de tiempo y superficie), y de productividad secundaria (debida al resto de los niveles tróficos de las cadenas alimenticias, es decir, a los consumidores y desintegradores, que representa la cantidad de biomasa producida por estos niveles: lógicamente inferior a la productividad primaria).
La productividad va disminuyendo a medida que asciende la pirámide alimenticia: se produce una progresiva pérdida de materia y de energía de un nivel a otro.
Esta pérdida empieza con la fotosíntesis: las plantas verdes sólo pueden utilizar para transformarla en energía química del 1 al 5 por 100 de la energía luminosa recibida. Y a partir de los productores, las pérdidas aumentan: de cada 1.000 Kcal fijadas por las plantas a partir de energía luminosa, la biomasa de los herbívoros no representa más que 10 Kcal; la de los carnívoros primarios, 1 Kcal; y la de los secundarios, 0’1 Kcal. Como la cantidad de alimento disponible va disminuyendo de un nivel a otro, el número de carnívoros secundarios es ya muy pequeño, y casi nunca se da un quinto nivel (aunque en los ecosistemas acuáticos, por ser menor la caída de biomasa de un nivel a otro, las cadenas alimenticias sean mayores).
Cuando los ecosistemas han alcanzado cierta estabilidad, el número de especies y la abundancia de individuos por especie tiende a regularizarse. La diversidad
ecológica o sencillamente diversidad es el parámetro que mide el número de especies que conviven en un ecosistema. Este índice no se puede relacionar directamente con el grado de organización del ecosistema si no se tiene en cuenta también el factor tiempo. De hecho, existen organizaciones muy efímeras en las que el número y la calidad de las interacciones que se establecen entre las distintas especies es escaso, pese a que los valores de diversidad sean altos: se trata de ambientes de escasa persistencia temporal a los que acuden numerosas especies de actividad efímera, que explotan rápidamente el medio. Por eso, sólo si se tiene en cuenta la persistencia de las especies, además de su número (o diversidad), se obtiene una estimación adecuada del grado de organización del ecosistema.
3. Sucesión ecológica y comunidad clímax
La biocenosis, como ya hemos dicho, es un sistema en equilibrio, que a su vez se encuentra en equilibrio con su biotopo, de manera que durante mucho tiempo
mantendrá su estructura, siempre que no intervengan factores externos que perturben ese equilibrio. Sin embargo, hasta llegar a ese punto de cierta estabilidad, el ecosistema ha pasado por distintas etapas: una primera colonización del biotopo por los productores, asentamiento posterior de consumidores primarios, etc. A este
fenómeno se le denomina sucesión ecológica.
Cualquier biotopo puede, con el paso del tiempo, albergar una serie sucesiva y ordenada de biocenosis que van cambiando paralelamente con las condiciones del
medio ambiente. Esta sucesión puede presentarse de dos maneras:
a) Cuando el proceso de sucesión parte de un sustrato que comienza a ser colonizado, se denomina sucesión primaria.
b) Cuando el proceso de sucesión involuciona hasta una etapa anterior con menor madurez -por tala, fuego, pastoreo o erosión-, la sucesión posterior será más
rápida, y puede que no atraviese los mismos estadíos intermedios. A este proceso se le conoce como sucesión secundaria. En él, la comunidad que ocupa un
determinado biotopo se ve desplazada y sustituida por otra.
En toda sucesión nos encontramos con diversas etapas en las que se van sucediendo comunidades transitorias que incorporan sucesivamente nuevas
poblaciones. La sucesión tiende hacia una etapa estable de mayor madurez, que se mantiene en consonancia con el ambiente general propio de la región. Con el
nombre de clímax (propuesto por el ecólogo americano Clements) se conoce este estadío al que tienden las etapas de la serie. El clímax es ese estado de equilibrio estable que alcanza la comunidad con su ambiente, por lo que ya no puede ser desplazada por otras. Se llaman preclímax los estados anteriores.
La comunidad en estado de clímax sólo podrá ser desplazada del biotopo que ocupa y ser sustituida por otra, por cambios muy radicales de tipo geológico, climático y biótico.