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Funcionamiento del ecosistema

Publicado el 11 marzo 2015 por Miguel Angel Verde Valadez @arcangel_hjc
El ecosistema funciona como un sistema prácticamente cerrado, sin influencias externas (el ejemplo más demostrativo es el de un lago). La energía lumínica procedente del Sol es captada por los productores primarios (autótrofos), quienes la transforman en materia orgánica, punto de partida de la cadena alimentaria (o red trófica); el ecosistema se equilibra cuando la producción de materia orgánica (biomasa) se mantiene estable (es el punto que se denomina clímax).
En principio, cuando sólo hay organismos autótrofos, la biomasa aumenta muy rápidamente, hasta que aparecen los primeros herbívoros, que hacen disminuir la velocidad de producción de la misma; la llegada de carnívoros equilibra el consumo de materia orgánica al reducir el número de herbívoros. Los descomponedores, presentes desde el inicio, cierran la cadena.

Tipos de ecosistemas

Funcionamiento del ecosistemaAunque el término ecosistema puede referirse a biotopos y biocenosis muy diversos en tamaño, generalmente se reconocen tres tipos: microecosistema,  por ejemplo el tronco de un árbol o la fisura de una roca; mesoecosistema, referido a una extensión de media como una pradera, bosque, lago, etc.; y macroecosistema, donde se engloban grandes extensiones de tierras, océanos o ambos, como puede ser el mar Mediterráneo o toda la región atlántica.
La transición entre dos de estos ecosistemas no suele realizarse bruscamente, sino que se produce una yuxtaposición en la zona limítrofe que presenta generalmente características propias; a esta zona se le denomina ecotono.
Si se analiza el ecosistema desde el punto de vista de su estructura, podemos agrupar los organismos en niveles tróficos. Se trata de un conjunto de transferencia de alimentos que se establece entre un grupo de organismos de un ecosistema y otro.
La cadena está formada por eslabones (no más de cuatro o cinco) de grupos de seres vivos de forma que cada uno de ellos se alimenta del anterior.
Funcionamiento del ecosistemaEl primer eslabón lo forman básicamente las algas y las plantas verdes, organismos productores o autótrofos que se alimentan de sustancias inorgánicas: son los productores primarios, que a su vez, sirven de alimento a los carnívoros (consumidores secundarios o carnívoros de primer orden), de los cuales se alimentarán sus depredadores, etc.El último eslabón de la cadena lo componen los microorganismos descomponedores o transformadores de materia orgánica, que se alimentan de los cadáveres de los consumidores de cualquier grupo y de los restos de los productores primarios: en su metabolismo producen abundantes cantidades de residuos inorgánicos que serán utilizados por los organismos autótrofos, con lo que se cierra la cadena.
A estos niveles también se le denominan cadena trófica y, en base a las ramificaciones laterales que existen, también se habla de red trófica. Los productores o autótrofos son micro y macroorganismos, que realizan una labor de sintetizado y almacenamiento de las sales minerales extraídas del biotopo y la energía solar en su espectro visible. La energía que reciben una vez transformada es acumulada como energía química.

Los consumidores viven de la materia orgánica que elaboran los productores. Se distinguen dos niveles, los consumidores propiamente dichos o consumidores de materia fresca, y los detritívoros o saprobios.
En paralelo con estos consumidores se puede situar a los omnívoros o diversívoros, los cuales incluyen en su alimentación no sólo productores, sino también a otros consumidores, ejemplo del oso, jabalí, e incluso los propios seres humanos:
Funcionamiento ecosistemaLos consumidores de materia fresca, según las características de su alimento se subdividen a su vez en varias categorías: 1er., 2º y 3er. orden.Consumidores de primer orden
Son animales herbívoros y parásitos de las plantas. Se alimentan de forma directa de los productores
Consumidores de segundo orden
Son animales carnívoros que se alimentan de los animales herbívoros, es decir de los consumidores de 1er orden.
Consumidores de tercer orden
Son animales carnívoros que se alimentan a su vez de otros carnívoros. Comprende a los superdepredadores.
Son los detritívoros o saprobios. Consumen materia muerta, tales como cadáveres, residuos o excrementos. Parte de esa materia la descomponen y mineralizan para ser convertida en humus. Según el origen y estado de la materia se distinguen en carroñeros o necrófagos, saprófagos y coprófagos:
Carroñeros o necrófagos
Son animales que se alimentan de cadáveres frescos, ejemplo de lo buitres, chacales, hienas o larvas de insectos.
Saprófagos
Son consumidores que se alimentan de cadáveres o restos descompuestos, ejemplo de las lombrices de tierra o los escarabajos.
Coprófagos
Son consumidores que se alimentan de los excrementos de otros animales, ejemplo de los escarabajos.

Son los saprófitos encargados de descomponer y mineralizar en su totalidad la materia orgánica muerta, que ya ha sido más o menos alterada por los organismos del nivel anterior. En el proceso se libera CO2, NH3, SH2.
Los diferentes iones reaccionan con los componentes del suelo convirtiéndolos en sales minerales, los cuales serán posteriormente absorbidas por los autótrofos al disolverse en el agua.
Mediante este proceso de niveles tróficos, la utilización de los elementos químicos de la materia es cíclica, salvo en aquellos casos en que los elementos son retirados o acumulados, impidiéndose la descomposición e inclusión en dicho ciclo.
Cadenas, redes y pirámidesLos niveles tróficos productores, consumidores y descomponedores, mantienen unas relaciones lineales mutuas denominadas cadenas alimenticias o tróficas, cuyos eslabones están ligados entre sí.
Funcionamiento del ecosistema¿Cadena trófica o red trófica...?
Las múltiples interacciones existentes entre los individuos impide (salvo excepciones) definir individualmente con claridad una cadena trófica, ya que, según las circunstancias, un depredador puede al mismo tiempo ser presa. Por ello es más propio hablar de red alimentaria o trófica.
En una red alimentaria cada individuo ocupa un nudo en una intersección de relaciones tróficas. Pueden existir cadenas y redes que no comiencen en los productores, ejemplo de los descomponedores o las de hábitats cavernícolas y abisales. La forma de representar las redes tróficas es utilizando las denominadas pirámides tróficas. Su esquematización se realiza mediante una serie de rectángulos distribuidos en niveles superpuestos (representativos de los niveles tróficos), con los productores colocados en la base y los consumidores de máximo rango en la cima.
Todos los niveles aportan materia a los descomponedores, mientras que cada nivel vive a expensas del inferior. Según el parámetro tenido en cuenta (energía, materia, volumen..), se construyen pirámides de: números, biomasas o energía:

pirámide de números

En esta pirámide los rectángulos son proporcionales al número de individuos por unidad de superficie o volumen que componen la biocenosis. Este esquema es poco utilizado por su poca representatividad, precisamente por las notables diferencias físicas entre individuos; nótese que un ciervo contaría como un saltamontes en el nivel de los herbívoros.

pirámide de biomasas
Es una de las más utilizadas. Aquí se tiene en cuenta la cantidad de materia viva de cada nivel trófico. Los rectángulos son proporcionales a cada categoría. La masa total de los organismos de cada nivel es medido en gramos o kilogramos de todos los individuos, o en calorías o kilocalorías (contenido energético), uno u otro referidos a una unidad de superficie en centímetros cuadrados o hectáreas.

pirámide de energías
Es un tipo de representación más complejo que los anteriores, pero que proporciona más información. En ella se muestra un rectángulo de longitud proporcional a la energía en kilocalorías por metro cuadrado, que se produce al quemar la materia orgánica del nivel por unidad de tiempo. Mediante una división transversal se representan las energías (biomasas) que se producen o consumen en el nivel, es decir, en una parte se muestra la energía que se produce para el nivel superior, y en la otra parte la energía que se desprende o gasta en el propio nivel.
La elaboración de pirámides tróficas y el estudio de las relaciones alimentarias, ha permitido comprobar que el ciclo de la energía es abierto, esto quiere decir que los ecosistemas están atravesados por un flujo omnidireccional de energía (sólo un 10% de la energía de cada nivel queda disponible para el siguiente), al contrario que el ciclo de la materia, que es cerrado.

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