Un principio
central de la ecología es que cada organismo vivo tiene una relación permanente
y continua con todos los demás elementos que componen su entorno. La suma total
de la interacción de los organismos vivos (la biocenosis) y su medio no viviente (biotopo) en una zona que se denomina un ecosistema. Los estudios de los
ecosistemas por lo general se centran en la circulación de la energía y la
materia a través del sistema.
Casi todos los ecosistemas funcionan con energía del sol
capturada por los productores a
través de la fotosíntesis. Esta energía fluye a través de la cadena
alimentaria a los consumidores primarios (herbívoros que
comen y digieren las plantas), y los consumidores secundarios y terciaria (ya sea omnívoros carnívoros).
La energía se pierde a los organismos vivos cuando se utiliza por los
organismos para hacer el trabajo, o se pierde como calor residual.
La materia es incorporada a los organismos vivos por los
productores primarios. Las plantas foto sintetizadoras fijan el carbono a
partir del dióxido de carbono y del nitrógeno de la atmósfera o nitratos
presentes en el suelo para producir aminoácidos. Gran parte de los contenidos
de carbono y nitrógeno en los ecosistemas es creado por las instalaciones de
ese tipo, y luego se consume por los consumidores secundarios y terciarios y se
incorporan en sí mismos. Los nutrientes son generalmente devueltos a los
ecosistemas a través de la descomposición. Todo el movimiento de los productos
químicos en un ecosistema que se denomina un ciclo biogeoquímico, e incluye el
ciclo del carbono y del nitrógeno.
Los ecosistemas de cualquier tamaño se pueden estudiar,
por ejemplo, una roca y la vida de las plantas que crecen en ella puede ser
considerado un ecosistema. Esta roca puede estar dentro de un llano, con muchas
de estas rocas, hierbas pequeñas, y animales que pastorean - también un
ecosistema-. Este puede ser simple en la tundra, que también es un ecosistema (aunque una vez que son
de este tamaño, por lo general se denomina ecozonas o biomas).
De hecho, toda la superficie terrestre de la Tierra, toda la materia que lo
compone, el aire que está directamente encima de éste,
y todos los organismos vivos que viven dentro de ella puede ser considerado
como una solo, gran ecosistema.
Los ecosistemas se pueden dividir en los ecosistemas
terrestres (incluidos los ecosistemas de bosques, estepas, sabanas, etc), los ecosistemas de agua dulce (lagos, estanques y ríos),
y los ecosistemas marinos, en función del biotopo
El mundo en el que vivimos está colapsando por la irresponsabilidad de
sus habitantes, la especie humana, las demás especies aprovechan los recursos
que la naturaleza les brinda, pero sin degradarlos, en cambio el hombre en su afán de ganar a la
naturaleza no solo ha depredado muchas especies animales y otras ya están en
peligro de extinción.
Sino que también los bosques sufren la deforestación de tal manera que
nos estamos quedando sin los pulmones del planeta que son los árboles y las
especies del reino vegetal. Reflexionemos. que todavía estamos a tiempo
para salvar nuestro planeta de nuestra propia irresponsabilidad.
“El agua es para todos, aprende a no desperdiciarla, mientras unos
tienen gran cantidad del líquido elemento, otros no lo tienen y pasan muchos
sacrificios para conseguirla. Cuídala, por favor”.
Los antiguos filósofos griegos,
como Hipócrates y Aristóteles sentaron las bases de la
ecología en sus estudios sobre la historia natural. Los conceptos evolutivos
sobre la adaptación y la selección natural se convirtieron en piedras angulares
de la teoría ecológica moderna transformándola en una ciencia más rigurosa en
el siglo XIX. Está estrechamente relacionada con la biología evolutiva,
la genética y la etología. La comprensión de cómo la
biodiversidad afecta la función ecológica es un área importante enfocada en los
estudios ecológicos. Los ecólogos tratan de explicar:
·
Los procesos de la vida,
interacciones y adaptaciones
·
El movimiento de materiales y
energía a través de las comunidades vivas
·
El desarrollo sucesiones de
los ecosistemas
·
La abundancia y la
distribución de los organismos y de la biodiversidad en el contexto del medio
ambiente.
Hay muchas aplicaciones prácticas de la ecología en
biología de la conservación, manejo de los humedales, manejo de recursos
naturales (la agroecología, la agricultura, la silvicultura, la agroforestería, la pesca), la planificación de la ciudad
(ecología urbana), la salud comunitaria, la economía, la ciencia básica
aplicada, y la interacción social humana (ecología humana). Los organismos
(incluidos los seres humanos) y los recursos componen los ecosistemas que, a su
vez, mantienen los mecanismos de retroalimentación biofísicos son componentes
del planeta que moderan los procesos que actúan sobre la vida (bióticos) y no
vivos (abióticos). Los ecosistemas sostienen funciones que sustentan la vida y
producen el capital natural como la producción de biomasa (alimentos,
combustibles, fibras y medicamentos), los ciclos biogeoquímicos globales,
filtración de agua, la formación del suelo, control de la erosión, la
protección contra inundaciones y muchos otros elementos naturales de interés
científico, histórico o económico.
Producción
y productividad
En un ecosistema, las conexiones entre las especies
se relacionan generalmente con su papel en la cadena alimentaria. Hay tres
categorías de organismos:
·
Productores o autótrofos —Generalmente
las plantas o las cianobacterias que
son capaces de foto sintetizar pero
podrían ser otros organismos tales como las bacterias cerca de los respiraderos
del océano que son capaces de quimio sintetizar.
·
Consumidores o heterótrofos —Animales,
que pueden ser consumidores primarios (herbívoros), o consumidores secundarios o
terciarios (carnívoros y omnívoros).
·
Descomponedores o detritívoros —Bacterias, hongos, e insectos que degradan
la materia orgánica de todos los tipos y restauran los alimentos al ambiente.
Entonces los productores consumirán los alimentos, terminando el ciclo.
Estas relaciones forman las secuencias, en las
cuales cada individuo consume al precedente y es consumido por el siguiente, lo
que se llama cadenas alimentarias o
las redes del alimento. En una red de alimento habrá pocos organismos en cada
nivel como uno sigue los acoplamientos de la red encima de la cadena, formando
una pirámide.
Estos conceptos llevan a la idea de biomasa (la materia
viva total en un ecosistema), de la productividad primaria (el aumento en
compuestos orgánicos), y de la productividad secundaria (la materia viva
producida por los consumidores y los descomponedores en un rato dado). Estas
dos ideas pasadas son dominantes, puesto que permiten evaluar la capacidad de
carga —el número de organismos que se pueden apoyar por un ecosistema dado. En
ninguna red del alimento se transfiere totalmente la energía contenida en el
nivel de los productores a los consumidores. Se pierden ascendentes cuanto más
alta es la cadena, mayor la energía y los recursos. Así, puramente de una
energía y desde el punto de vista del alimento es más eficiente para que los
seres humanos sean consumidores primarios (subsistir de vehículos, de granos,
de las legumbres, de la fruta, etc.) que consumidores secundarios (herbívoros
consumidores, omnívoros, o sus productos), y aún más que sean consumidores
terciarios (carnívoros consumidores, omnívoros, o sus productos). Un ecosistema
es inestable cuando sobra la capacidad de carga. La productividad total de los
ecosistemas es estimada a veces comparando tres tipos de ecosistemas con base
en tierra y el total de ecosistemas acuáticos; se estima que la mitad de la
producción primaria puede ocurrir en tierra, y el resto en el océano.
·
Los bosques (1/3 de la
superficie terrestre de la Tierra) contienen biomasas densas y muy productivas.
·
Sabanas, praderas, y pantanos
(1/3 de la superficie terrestre de la Tierra) contienen biomasas menos densas,
pero es productiva. Estos ecosistemas representan a las mayores partes de las
que dependen el alimento humano.
·
Ecosistemas extremos en las
áreas con climas más extremos —desiertos y semidesiertos, tundra, prados
alpestres, y estepas -- (1/3 de la superficie terrestre de la Tierra).
Tienen biomasas muy escasas y baja productividad.
·
Finalmente, los ecosistemas
del agua marina y dulce (3/4 de la superficie terrestre de la Tierra) contiene
biomasas muy escasas (aparte de las zonas costeras).
Los ecosistemas difieren en su biomasa (carbón de
los gramos por metro cuadrado) y la productividad (carbón de los gramos por
metro cuadrado por día), y las comparaciones directas de la biomasa y la
productividad puede no ser válida. Un ecosistema como este en la taiga puede
ser alto en biomasa, pero de crecimiento lento y así bajo en productividad. Los
ecosistemas se comparan a menudo en base de su volumen de ventas (cociente de
la producción) o del tiempo del volumen de ventas que sean los recíprocos del
volumen de ventas. Las acciones humanas durante los últimos siglos han reducido
seriamente la cantidad de la tierra cubierta por los bosques (tala de árboles),
y han aumentado agro ecosistemas. En últimas décadas ha ocurrido un aumento en
las áreas ocupadas por ecosistemas extremos, como en el caso de la
desertificación.
La capa exterior del planeta Tierra puede ser
dividida en varios compartimentos: la hidrosfera (o esfera
de agua), la litosfera (o
ámbito de los suelos y rocas), y la atmósfera (o la esfera de aire). La
biosfera (o la esfera de la vida), a veces descrita como "el cuarto
sobre" es la materia viva del planeta, o la parte del planeta ocupada por
la vida. Alcanza así en los
otros tres ámbitos, aunque no hay habitantes permanentes de la atmósfera. En
relación con el volumen de la Tierra, la biosfera es sólo la capa superficial
muy delgada que se extiende 11.000 metros bajo el nivel del mar a 15.000 metros
por encima.
Se piensa que la vida por primera vez se desarrolló
en la hidrosfera, a profundidades someras, en la zona fótica. (Sin embargo, recientemente, una
teoría de la competencia se ha convertido, de que la vida se originó alrededor
de fuentes hidrotermales en
la profundidad de océano. Véase el origen de la vida.) Luego aparecieron los
organismos multicelulares y colonizaron las zonas bentónicas. Organismos
fotosintéticos gradualmente emitieron, mediante reacciones químicas, los gases
hasta llegar a las actuales concentraciones, especialmente la abundancia de
oxígeno, que caracterizan a nuestro planeta. La vida terrestre se desarrolló
más tarde, protegida de los rayos UV por la capa de ozono. La diversificación de las
especies terrestres se piensa que fue incrementada por la deriva de los continentes por
aparte, o, alternativamente, chocar. La biodiversidad se expresa en el nivel
ecológico (ecosistema), nivel de población (diversidad intraespecífica),
especies (diversidad específica), y nivel genético.
La biosfera contiene grandes cantidades de
elementos tales como carbono, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno. Otros elementos,
tales como el fósforo, calcio y potasio, también son esenciales a la vida, aún
están presentes en cantidades más pequeñas. En el ecosistema y los niveles de
la biosfera, es un continuo reciclaje de todos estos elementos, que se alternan
entre los estados minerales y orgánicos.
Aunque hay una ligera entrada de la energía
geotérmica, la mayor parte del funcionamiento de los ecosistemas se basa en la
aporte de la energía solar. Las plantas
y los microorganismos fotosintéticos convierten la luz en energía química
mediante el proceso de fotosíntesis, lo que crea la glucosa (un
azúcar simple) y libera oxígeno libre. La glucosa se convierte así en la
segunda fuente de energía que impulsa el ecosistema. Parte de esta glucosa se
utiliza directamente por otros organismos para la energía. Otras moléculas de
azúcar pueden ser convertidas en otras moléculas como los aminoácidos. Las plantas usan alguna de estos
azúcares, concentrado en el néctar, para atraer a los polinizadores para la
ayuda en la reproducción.
La respiración celular es
el proceso mediante el cual los organismos (como los mamíferos) rompen de
glucosa hacia abajo en sus mandantes, el agua y el dióxido de carbono, por lo
tanto, recuperar la energía almacenada originalmente dio el sol a las plantas.
La proporción de la actividad fotosintética de las plantas y otros foto
sintetizadores a la respiración de otros organismos determina la composición de
la atmósfera de la Tierra, en particular su nivel de oxígeno. Las corrientes de
aire globales unen la atmósfera manteniendo casi el mismo equilibrio de los
elementos en áreas de intensa actividad biológica y las áreas de la actividad
biológica ligera.
El agua es también intercambiada entre la
hidrosfera, la litosfera, la atmósfera, la biosfera y en ciclos regulares. Los
océanos son grandes depósitos que almacenan el agua, aseguran la estabilidad
térmica y climática, y facilitan el transporte de elementos químicos gracias a
las grandes corrientes oceánicas.