El medio ambiente como sistema
Definición de medio ambiente
El medio ambiente es el conjunto de componentes físicos,
químicos, biológicos y sociales capaces de causar efectos
directos o indirectos, en un plazo corto o largo, sobre los
seres vivos y las actividades humanas. (Definición de la
Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio
Ambiente en Estocolmo 1972).
El poder de alterar el ambiente
Una gran parte de la humanidad actual vivimos en una
sociedad industrial altamente compleja. En poco más de
un siglo nuestra civilización ha pasado de la carreta tirada
por caballos al automóvil y del barco de vela al avión. Los
avances en medicina, agricultura, electrónica, informática,
química, etc. han sido tan grandes que se ha producido
una auténtica revolución, muy positiva, en la vida humana.
La principal responsable de este profundo cambio ha sido
la ciencia moderna.
Pero en la segunda mitad del siglo XX nos hemos
encontrado, de forma un tanto inesperada, con una
situación nueva. Los grandes avances científicos han traído
con ellos importantes problemas. La civilización científica y
técnica ha ido alterando el ambiente de una forma tan
poderosa que ha llegado a ser amenazante para el
equilibrio del planeta. Los problemas ambientales han
pasado a ser protagonistas de la vida social y política en
estos últimos decenios y conocerlos bien, con rigor
científico, es una necesidad para cualquier ciudadano.
La Tierra: un sistema complejo
Precisamente el gran interés por los problemas
ambientales -que estudiaremos con detalle en este curso-,
nos ha hecho entender la importancia de tener una visión
global de la Tierra.
Los seres vivos, los ecosistemas, el conjunto de la biosfera,
la Tierra, el Universo, son sistemas complejos en los que
se establecen infinidad de relaciones entre sus
componentes. Cuando introducimos una modificación en
uno de estos sistemas no es fácil predecir cuales van a ser
las consecuencias. No son sistemas simples en los que
cuando movemos una palanca podemos predecir el
resultado con exactitud.
Por esto, en el estudio de los problemas ambientales se
unen muchas ciencias distintas. Biología, geología, física y
química y otras ciencias positivas son imprescindibles para
su estudio, pero también lo son la economía, el derecho, la
religión, la ética, la política y otras ciencias sociales. En la
problemática ambiental va a ser muy frecuente no encontrar
soluciones únicas a las dificultades. A veces habrá un
abanico de soluciones y en otras ocasiones no habrá
ninguna clara y habrá que elegir la que mejor se adapte a
las circunstancias en las que nos encontramos. Sería un
grave error estudiar las ciencias ambientales como si fueran
un conjunto de recetas claras a unos problemas
perfectamente definidos. Son, más bien, una oportunidad
de discutir, consensuar y probar diferentes soluciones y
formas de enfrentarse con el problema, después de conocer
bien todos los hechos que afectan al problema que estemos
analizando.
Ecosistemas
El concepto de ecosistema es especialmente interesante
para comprender el funcionamiento de la naturaleza y
multitud de cuestiones ambientales que se tratarán con
detalle en próximos capítulos.
Hay que insistir en que la vida humana se desarrolla en
estrecha relación con la naturaleza y que su
funcionamiento nos afecta totalmente. Es un error
considerar que nuestros avances tecnológicos: coches,
grandes casas, industria, etc. nos permiten vivir al
margen del resto de la biosfera y el estudio de los
ecosistemas, de su estructura y de su funcionamiento,
nos demuestra la profundidad de estas relaciones.
Definición de ecosistema
Los ecosistemas son sistemas complejos como el
bosque, el río o el lago, formados por una trama de
elementos físicos (el biotopo) y biológicos (la
biocenosis o comunidad de organismos).
El ecosistema es el nivel de organización de la naturaleza
que interesa a la ecología. En la naturaleza los átomos
están organizados en moléculas y estas en células. Las
células forman tejidos y estos órganos que se reúnen en
sistemas, como el digestivo o el circulatorio. Un
organismo vivo está formado por varios sistemas
anatómico-fisiológicos íntimamente unidos entre sí.
La organización de la naturaleza en niveles superiores al
de los organismos es la que interesa a la ecología. Los
organismos viven en poblaciones que se estructuran en
comunidades. El concepto de ecosistema aún es más
amplio que el de comunidad porque un ecosistema incluye,
además de la comunidad, el ambiente no vivo, con todas
las características de clima, temperatura, sustancias
químicas presentes, condiciones geológicas, etc. El
ecosistema estudia las relaciones que mantienen estre sí
los seres vivos que componen la comunidad, pero también
las relaciones con los factores no vivos.
Unidad de estudio de la Ecología
El ecosistema es la unidad de trabajo, estudio e
investigación de la Ecología. Es un sistema complejo
en el que interactúan los seres vivos entre sí y con el
conjunto de factores no vivos que forman el ambiente:
temperatura, sustancias químicas presentes, clima,
características geológicas, etc.
La ecología estudia a la naturaleza como un gran
conjunto en el que las condiciones físicas y los seres
vivos interactúan entre sí en un complejo entramado de
relaciones.
En ocasiones el estudio ecológico se centra en un campo
de trabajo muy local y específico, pero en otros casos se
interesa por cuestiones muy generales. Un ecólogo puede
estar estudiando como afectan las condiciones de luz y
temperatura a las encinas, mientras otro estudia como
fluye la energía en la selva tropical; pero lo específico de la
ecología es que siempre estudia las relaciones entre los
organismos y de estos con el medio no vivo, es decir, el
ecosistema.
Ejemplos de ecosistemas.- La ecosfera en su conjunto es
el ecosistema mayor. Abarca todo el planeta y reúne a
todos los seres vivos en sus relaciones con el ambiente no
vivo de toda la Tierra. Pero dentro de este gran sistema
hay subsistemas que son ecosistemas más delimitados.
Así, por ejemplo, el océano, un lago, un bosque, o incluso,
un árbol, o una manzana que se esté pudriendo son
ecosistemas que poseen patrones de funcionamiento en
los que podemos encontrar paralelismos fundamentales
que nos permiten agruparlos en el concepto de
ecosistema.
Funcionamiento del ecosistema
El funcionamiento de todos los ecosistemas es parecido.
Todos necesitan una fuente de energía que, fluyendo a
través de los distintos componentes del ecosistema,
mantiene la vida y moviliza el agua, los minerales y otros
componentes físicos del ecosistema. La fuente primera y
principal de energía es el sol.
En todos los ecosistemas existe, además, un
movimiento continuo de los materiales. Los diferentes
elementos químicos pasan del suelo, el agua o el aire a
los organismos y de unos seres vivos a otros, hasta que
vuelven, cerrándose el ciclo, al suelo o al agua o al aire.
En el ecosistema la materia se recicla -en un ciclo
cerrado- y la energía pasa - fluye- generando organización
en el sistema.
Figura 4-2 > Ciclo energético del ecosistema
Los componentes bióticos de un ecosistema son los
seres vivos que lo integran. Los miembros de cada
comunidad desempeñan cada uno su papel dentro del
ecosistema. Todos necesitan nutrirse de una forma u
otra y así se organizan en niveles tróficos: productores
(realizan la fotosíntesis), consumidores primarios
(comen a los productores), consumidores secundarios
(comen a los primarios), consumidores terciarios
(comen a los carnívoros), descomponedores (se
alimentan de restos de seres vivos) y transformadores
(transforman la materia orgánica en sales minerales).
Estudio del ecosistema
Al estudiar los ecosistemas interesa más el conocimiento
de las relaciones entre los elementos, que el cómo son
estos elementos. Los seres vivos concretos le interesan al
ecólogo por la función que cumplen en el ecosistema, no
en sí mismos como le pueden interesar al zoólogo o al
botánico. Para el estudio del ecosistema es indiferente, en
cierta forma, que el depredador sea un león o un tiburón.
La función que cumplen en el flujo de energía y en el ciclo
de los materiales son similares y es lo que interesa en
ecología.
Como sistema complejo que es, cualquier variación en un
componente del sistema repercutirá en todos los demás
componentes. Por eso son tan importantes la s relaciones
que se establecen.
Los ecosistemas se estudian analizando las relaciones
alimentarias, los ciclos de la materia y los flujos de
energía.
a) Relaciones alimentarias.La vida necesita un aporte continuo de energía que llega a
la Tierra desde el Sol y pasa de unos organismos a otros a
través de la cadena trófica.
Ejemplo de cadena trófica
Las redes de alimentación (reunión de todas las cadenas
tróficas) comienzan en las plantas (productores) que
captan la energía luminosa con su actividad fotosintética y
la convierten en energía química almacenada en moléculas
orgánicas. Las plantas son devoradas por otros seres vivos
que forman el nivel trófico de los consumidores primarios
(herbívoros).
La cadena alimentaria más corta estaría formada por los
dos eslabones citados (ej.: elefantes alimentándose de la
vegetación). Pero los herbívoros suelen ser presa,
generalmente, de los carnívoros (depredadores) que son
consumidores secundarios en el ecosistema. Ejemplos
de cadenas alimentarias de tres eslabones serían:
hierba
algas
vaca
krill
hombre
ballena.
Las cadenas alimentarias suelen tener, como mucho, cuatro
o cinco eslabones - seis constituyen ya un caso
excepcional-. Ej. de cadena larga sería:
Algas
rotíferos
musaraña
autillo
tardigrados
nemátodos
Pero las cadenas alimentarias no acaban en el
depredador cumbre (ej.: autillo), sino que como todo ser
vivo muere, existen necrófagos, como algunos hongos o
bacterias que se alimentan de los residuos muertos y
detritos en general (organismos descomponedores o
detritívoros). De esta forma se soluciona en la
naturaleza el problema de los residuos.
Los detritos (restos orgánicos de seres vivos)
constituyen en muchas ocasiones el inicio de nuevas
cadenas tróficas. Por ej., los animales de los fondos
abisales se nutren de los detritos que van descendiendo
de la superficie.
Las diferentes cadenas alimentarias no están aisladas
en el ecosistema sino que forman un entramado entre sí
y se suele hablar de red trófica.
Una representación muy útil para estudiar todo este
entramado trófico son las pirámides de biomasa,
energía o nº de individuos. En ellas se ponen varios
pisos con su anchura o su superficie proporcional a la
magnitud representada. En el piso bajo se sitúan los
productores; por encima los consumidores de primer
orden (herbívoros), después los de segundo orden
(carnívoros) y así sucesivamente.
Pirámide de energía de una cadena trófica acuática
b) Ciclos de la materia.Los elementos químicos que forman los seres vivos
(oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, azufre y
fósforo, etc.) van pasando de unos niveles tróficos a
otros. Las plantas los recogen del suelo o de la
atmósfera y los convierten en moléculas orgánicas
(glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos). Los
animales los toman de las plantas o de otros animales.
Después los van devolviendo a la tierra, la atmósfera o
las aguas por la respiración, las heces o la
descomposición de los cadáveres, cuando mueren. De
esta forma encontramos en todo ecosistema unos
ciclos del oxígeno, el carbono, hidrógeno, nitrógeno,
etc. cuyo estudio es esencial para conocer su
funcionamiento.
c) Flujo de energía
El ecosistema se mantiene en funcionamiento gracias
al flujo de energía que va pasando de un nivel al
siguiente. La energía fluye a través de la cadena
alimentaria sólo en una dirección: va siempre desde el
sol,
a
través
de
los
productores
a
los
descomponedores. La energía entra en el ecosistema
en forma de energía luminosa y sale en forma de
energía calorífica que ya no puede reutilizarse para
mantener otro ecosistema en funcionamiento. Por esto
no es posible un ciclo de la energía similar al de los
elementos químicos.
Suelo
El suelo, substrato imprescindible de la vida en el
medio terrestre. En él se sujetan y de él se nutren las
plantas, de cuya producción dependen los demás
niveles del ecosistema; parte fundamental del suelo son
las grandes cantidades de hongos, algas, bacterias y
minúsculos animales que realizan tareas básicas en el
ecosistema como son cerrar los ciclos de los elementos
o descomponer los restos orgánicos. El suelo es, en sí
mismo, un complejo ecosistema.
Principales ecosistemas
Conocer el suelo, las praderas, los bosques, los
océanos o los humedales, entre otros varios
ecosistemas, es fundamental para entender el
funcionamiento de nuestro planeta. Hay varios tipos de
ecosistemas, muy extendidos por todo el mundo, cuyo
estudio permite tener una visión global de la marcha
que ha tenido la vida en la Tierra. En este capítulo
estudiaremos los más importantes.
Biomas terrestres y marinos
Los diferentes biomas terrestres: tundra, taiga, bosques
templados y tropicales, estepas, matorrales, etc. Su
distribución en la superficie de la Tierra está
condicionada por el clima y forman un gran mosaico de
estilos de vida que recubre los continentes.
Los océanos y sus diversas zonas, en las que la
profundidad, cercanía a la costa, movimientos de las
corrientes marinas, etc. determinan diferentes
ecosistemas con funcionamientos muy distintos entre
sí.
ORGANIZACIÓN DE LA BIOSFERA
La Biosfera es el conjunto de todos los biomas del
planeta. Es la zona de la tierra donde se desarrolla la
vida. Comprende la parte inferior de la atmósfera
(troposfera), la hidrosfera (aguas sólidas, líquidas y
gaseosas) y la litosfera o suelo.
ORGANIZACIÓN DE LA BIOSFERA
Biomas del mundo:
La Biosfera se divide en áreas según las condiciones
ambientales, condicionadas fundamentalmente por el
clima. Así la Biosfera se organiza en Biomas: áreas
climáticas de características particulares donde viven
comunidades de seres vivos particulares.
Biomas terrestres
1. Se llama así a los grandes ecosistemas terrestres,
fácilmente distinguibles por el aspecto de sus
comunidades porque cada uno tiene un tipo de
vegetación
muy
característico
(hierba,
árboles
perennifolios, caducifolios, matorral, etc.).
2. Los biomas (zonas bioclimáticas) son unas divisiones
apropiadas para organizar el mundo natural debido a que
los organismos que viven en ellos poseen constelaciones
comunes de adaptaciones, particularmente al clima de
cada una de las zonas y a los tipos característicos de
vegetación
que
se
desarrollan
en
ellos
http://www.jmarcano.com/nociones/bioma/biomes.html
Biomas terrestres
Desierto
Tundra
Taiga
Bosque templado
Praderas, estepas y sabanas
Selva
Ecosistemas terrestres
Principales biomas
Tundra:
Medio físico-químico: entre 70º de latitud y zonas de nieves
perpetuas. Se limita al Hemisferio Norte alrededor del Océano
Glaciar Ártico. La temperatura máxima en verano es de 10ºC.
El suelo está helado. Existen dos estaciones al año: seis
meses de largo y oscuro invierno y seis meses de día
permanente.
Seres vivos: musgos, líquenes, arbustos y pequeños arbolitos
(sauce enano), en verano pastos y prados con charcos
invadidos por insectos. Existen pocos animales pero son muy
característicos: lemnings, alces, liebres árticas, lince, zorro
ártico y búho nival.
Taiga:
Medio físico-químico: 60º de latitud hasta la tundra.
Inviernos fríos y con nieve muchos días. Temperaturas
máximas más altas que en la tundra.
Seres vivos: Bosques de coníferas (cedros, abetos y
píceas), arbustos como brezos y arándanos. Existen
charcas con turberas. La fauna es similar a la de la
tundra, con ardillas
Mares y océanos
Medio físico-químico: Con agua salada y poco
movimiento. Zonación de profundidad donde el factor
limitante es la temperatura y la luz.
Seres vivos: Las costas y la superficie marina con gran
diversidad de animales acuáticos o adaptados al medio
acuático. Las zonas medias o profundas casi desérticas.
Desiertos
Medio físico-químico: Escasa precipitación, menor de
125 mm/año. Grandes fluctuaciones de temperatura en el
mismo día (40ºC de día y 0ºC en la noche).
Seres vivos: vegetación xerófila, plantas adaptadas a
vivir con poco agua como cactus, chumberas, pitas...
evitando la pérdida de agua y absorbiendo el rocío
nocturno. Fauna adaptada a la escasez de agua:
camellos, zorros del desierto, reptiles e insectos y
arácnidos.
Alta montaña
Medio físico-químico: Bajas temperaturas y abundancia
de nieve. Zonas más altas de las montañas que no están
en la zona polar.
Seres vivos: vegetación y fauna pobre pero
característica.
Selvas y bosques ecuatoriales
Medio físico-químico: Zona ecuatorial, con vientos alisios.
Régimen de lluvias abundante y altas temperaturas todo
el año. La temperatura media es de 27ºC y la pluviosidad
de 2000 - 4000 mm.
Seres vivos: Árboles densos y variados en estratos. Con
muchas plantas epífitas. No llega la luz al suelo, por ello
no existe el estrato herbáceo. Fauna rica en animales
trepadores que viven en las ramas de los distintos
estratos. Abundancia de plantas saprófitas y raíces
aéreas. Arbustos de 4,5 m de altura y hierbas de más de
1 m. El estrato arbóreo se divide en tres capas, forma
una bóveda con las copas de hasta 40 m de altura y
troncos rectos. Fauna con representación abundante de
todos los tipos zoológicos.
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