Componentes abióticos y bióticos de los ecosistemas

Todo ecosistema está compuesto de componentes vivos (bióticos) y no vivos (abióticos). Los componentes abióticos de un ecosistema incluyen los factores físicos y químicos del mismo ecosistema. Los factores físicos que tiene efecto sobre el ecosistema son: luz solar, temperatura, precipitación, viento, altitud, longitud, corrientes de agua.

Los factores químicos que tienen efecto sobre el ecosistema son: nivel de agua, nivel de aire, concentración de oxigeno de un área, nivel de nutrientes de un suelo.

En cambio, los componentes bióticos (vivos) de un ecosistema están formando por todos los organismos vivos del ecosistema.  Todos los organismos se clasifican en 5 grandes grupos:


1. Bacterias, son organismos unicelulares procarióticos, Algunas bacterias obtienen sus nutrientes de la descomposición de otros organismos, otras usan la luz solar para combinar sustancias químicas inorgánicas para producir sus nutrientes, otras utilizan sustancias químicas inorgánicas sin la presencia del sol para producir sus nutrientes. Ejemplo de bacterias: nitrobacter.

2. Protistas, son organismos eucarióticos, en su mayoría unicelulares que obtiene sus nutrientes de la alimentación de bacterias, otros protistas obtienen sus nutrientes a través de la fotosíntesis. Ejemplo de protistas: algas pardidoradas.

3. Hongos, son organismos eucarióticos, en su mayoría multicelulares. Obtienen sus nutrientes segregando enzimas que degradan los tejidos de otros organismos vivos absorbiendo sus nutrientes. Ejemplo de hongos: moho.

4. Vegetales, son organismos eucarióticos en su mayoría multicelulares que utilizan la fotosíntesis para producir sus nutrientes. Ejemplo de vegetal: el pasto.

5. Animales, son organismos eucarióticos multicelulares. Obtienen sus nutrientes alimentándose de vegetales (animales herbívoros), de otros animales (animales carnívoros) o de ambos (omnívoros). Además de la clasificación por lo que comen, se los clasifica teniendo en cuenta si poseen o no columna vertebral, los que la tienen son denominados vertebrados y los que no se denominan invertebrados. A su vez, existen animales de sangre caliente (como los humanos) y animales de sangre fría (como los peces). El que algunos animales tengan sangre fría no significa que requieran de temperaturas ambientales frías, ejemplo de esto es el pez diacanthus (pez de agua salada) que requiere de temperatura del agua de 25C aun siendo animal de sangre fría.


Los organismos que forman parte del componente biótico de un ecosistema se los clasifica en productores o consumidores teniendo en cuenta la manera en que obtienen los nutrientes orgánicos necesarios para sobrevivir.


Los productores son organismos capaces de elaborar las nutrientes necesarias para sobrevivir a partir de compuestos inorgánicos obtenidos de de su ambiente. Los productores son los únicos organismos que se autoabastecen, los demás son consumidores que se alimentan directa o indirectamente del labor de los productores. Productores típicos son los fitoplánctones en los ecosistemas acuáticos, que son varias especies de bacterias productoras que flotan en el agua. En la tierra, como productores tenemos por ejemplo a las plantas verdes que obtienen sus nutrientes a través del proceso de fotosíntesis. Resumidamente en el proceso de fotosíntesis, los productores absorben energía del sol y la usan para combinar el dióxido de carbono que obtienen de la atmósfera con el agua, de esta manera forman carbohidratos como la glucosa y otros compuestos organicos, un subproducto de la fotosíntesis es el oxigeno que es liberado al medio ambiente. Pero la fotosíntesis no es el único proceso que existe para obtener nutrientes, algunos productores utilizan el proceso denominado quimiosíntesis que consta de convertir químicos inorgánicos en nutrientes orgánicas; en este proceso no es necesaria la presencia del sol.


Todos los demás organismos que no son capaces de generar sus nutrientes a base de compuestos orgánicos se los denominan consumidores. Los consumidores satisfacen las necesidades de nutrientes orgánicas alimentándose de otros organismos. Los consumidores, en base al origen de su alimento, se clasifican en:

Consumidores primarios, que se alimentan directamente de vegetales o de otros productores. Ejemplo: el oso panda.
Consumidores secundarios, que se alimentan solo de consumidores primarios. Ejemplo: el león.

Consumidores terciarios, que se alimentan solo de animales que devoran otros animales. Ejemplo: foca leopardo.

Consumidores omnívoros, que se alimentan de todo, tanto de vegetales como de animales. Ejemplo: el humano.

Consumidores detritívoros, que se alimentan de los detritos, partes orgánicas muertas o sueltas (una hoja suelta de un árbol). Ejemplo: el caracol.


Márgenes de tolerancia de las especies ante los factores abióticos

¿Por qué no hay por todas las partes del mundo los mismos animales y vegetales? ¿Por qué no hay caballos en el Ártico? ¿Por qué el oso panda viven en China?

La respuesta a estas preguntas es que todos los organismos tienen un margen de tolerancia antes las variaciones de los factores químicos y físicos de su ambiente.

Contestando la pregunta del porque no hay caballos en el ártico, la respuesta es que los caballos no toleran las temperaturas bajas que se registran en el Ártico.


El margen de tolerancia de una población de una especie son valores dentro de los cuales dicha especie sobrevive prósperamente llegando a reproducirse con éxito. Cuando se avanza o retrocede los valores óptimos de tolerancia, no todos los individuos de la población pueden sobrevivir y si se exceden los valores mínimos o máximos ningún individuo de dicha población puede sobrevivir.

Un ejemplo clarificará el significado de margen de tolerancia. El pez koi (selección del Cyprinus Carpio, más conocido como carpa de colores) sobrevive y se reproduce perfectamente en aguas con temperatura entre 4C y 28C, no obstante también pueden sobrevivir individuos de una población de carpas a temperaturas
   

superiores a 28C y menores a 4C siendo 34C y 0C (temperatura de agua) los límites máximos y mínimo de tolerancia.


No obstante a este concepto, tenemos la aclimatación que es el proceso paulatino por el cual un organismo se acostumbre a sobrevivir a nuevas condiciones ambientales. Pero la aclimatación no es absoluta, tiene los mismos límites de tolerancia. Siguiendo el ejemplo del pez carpa, una población de este pez que viva en Ecuador estará aclimatado a temperaturas más altas, no obstante a esto si dichos peces son introducidos en aguas con temperaturas superiores a los 34C se mueren.

Un principio relacionado con la tolerancia a los cambios abióticos es el factor limitante.

Se denomina factor limitante de una especie cuando un factor abiótico está fuera del margen de tolerancia de dicha especie, sin importar que los demás factores estén dentro del margen de tolerancia. Para ilustrar este significado sigamos utilizando al pez carpa, sin importar que la temperatura del agua esté dentro del margen de tolerancia (ejemplo a 18c) o que la salinidad sea baja, si la concentración de oxígeno en el agua es nula o muy baja no habrá pez carpa que pueda vivir en dicho arroyo o estanque; en este caso, el factor limitando es la concentración de oxígeno del agua. Como podemos apreciar, en los medios acuáticos la concentración de oxígeno en el agua es un factor limitante, también lo son la salinidad (concentración de sales disueltas en el agua de una zona específica) la temperatura del agua, profundidades. En la tierra, los factores limitantes son la temperatura, disponibilidad de agua dulce y las nutrientes del suelo.

Cadenas y redes alimentarias

Como detallamos en los párrafos anteriores, los organismos están clasificados en productores y consumidores, a su vez, estos últimos están divididos en niveles dependiendo de cuales son sus fuentes alimenticias.

Analizando esto, todos los organismos vivos y muertos son fuentes de alimento de otros organismos. Dicha secuencia, se denomina cadena alimentaria.



Ejemplo de un ecosistema acuático: los fitoplancton son los productores, los zooplancton se alimentan de los fitoplancton, las larvas de mosquito se alimentan de los fitopancton, las jenynsia sp. se alimenta de las larvas de mosquito, el pejerrey se alimenta de las jenynsia sp., la tararita se alimenta del perrey. Vemos en este ejemplo, estas relaciones muestran como se transfiere energía de un organismo a otro.

Se establece en todo ecosistema niveles tróficos o de alimentación a todo organismo de acuerdo a si es un productor o un consumidor y de lo que coma o degrade.
   

Siguiendo el mismo ejemplo anterior, los productores pertenecen al primer nivel trófico, los consumidores primarios son el segundo nivel trófico, Los consumidores secundarios son tercer nivel trófico y así sucesivamente hasta llegar a todos los organismos que interactúan en el ecosistema. No obstante, los detritívoros son un nivel especial, dado que se alimentan de los detritos de todos lo niveles tróficos.


¿Existen modelos de cadenas alimentarias simples como en el ejemplo anterior? Si, pero no sucede en la mayoría de los casos. Es más, en el ejemplo anterior incurrimos en un error de manera adrede para ejemplificar lo que es una cadena alimentaria, el error fue que dijimos que la tararira se alimenta de pejerrey, pero la verdad es se alimenta también de jenynsia sp. y otros animales. ¿Sigue siendo válida la cadena alimentaria? Si, pero lo importante es que tenemos que tener en cuenta que la mayoría de los consumidores se alimentan de varios tipos de organismos, algunos animales se alimentan a varios niveles tróficos, como es el caso de la jenynsia sp. y de taratita. Esto significa que muchos organismos en la mayoría de los ecosistemas están involucrados en una red compleja de relaciones alimentarias unidas entre sí, lo cual se denomina red alimentaria.

Pirámide de flujo de energía

La biomasa es la materia orgánica producida por los productores fotosintéticos (por ejemplo el paso de una pradera).

En los enlaces químicos que unen los compuestos orgánicos de la biomasa se almacena grandes cantidades de energía química de alta calidad.
   

Parte de esta energía es liberada al medio ambiente en el proceso de degradación producido por la respiración aeróbica de las células del organismo.



En el tema anterior comentamos que cada nivel trófico de una cadena o red alimentaria se nutre de otros organismos. Relacionado estos conceptos y aplicando la segunda ley de termodinámica se llega una muy interesante información: en cada traspaso de nutrientes de un nivel trófico a otro se libera al ambiente energía de alta calidad, como es el caso del calor.


Por lo tanto, la pirámide de flujo de energía muestra que cuanto mayor cantidad de niveles tróficos tenga un ecosistema, tanto mayor sea la pérdida de energía de alta calidad utilizable.

Primer ley de termodinámica: significa que el ingreso de energía siempre es igual al egreso de energía, no se puede obtener algo a partir de la nada en términos de energía.

Segunda ley de termodinámica: significa que nunca se puede reciclar o reutilizar energía de alta calidad para efectuar un trabajo útil. Aplicando esta ley a la vida, en cada traspaso de energía de alta calidad siempre hay una pérdida de parte de la misma, nunca se traslada la totalidad de energía de alta calidad.

Productividad de los productores

La productividad de los productores o productividad primaria es la tasa en la que los productores de un ecosistema capturan y almacenan energía química como la biomasa en un intervalo de tiempo dado.



Pero los productores utilizan parte de dicha energía química para sobrevivir, con lo que tenemos la productividad primaria neta que se obtiene de la diferencia entre la productividad primaria y la energía necesaria para que los productores sobrevivan.



¿Por qué es importante conocer la productividad primaria neta de un ecosistema? Porque a este valor se lo considera la fuente básica de alimento para los consumidores de un ecosistema.


Pero hay que tener mucho cuidado al momento de analizar las diferentes producciones primarias netas de los ecosistemas. No todo los producido en un ecosistema sirve para todos los organismos por lo que no se pueden comparar de igual a igual con lo producido por otro ecosistema. Ejemplo de esto son los pantanos que tiene la mayor tasa de producción primaria neta; pero no son totalmente utilizables dado que no todo lo que producen sirve para todos los organismos. El pasto de los pantanos no sirve como alimento para los humanos, pero si para alimento de otros organismos que habitan dicho ecosistema que si son utilizados para alimento humano y de otros organismos