Las funciones del ecosistema

Las comunidades de seres vivos y su entorno físico interactúan como una unidad ecológica dentro de un ecosistema, que es una unidad estructural y funcional de la biosfera. Como resultado, un ecosistema también contiene elementos no vivos.
Las tres áreas de estudio para la función del ecosistema son:

1. Flujo de energía: String Alimentaria, Nivel Trófico, Pirámide Ecológica. 
2. Ciclo de Nutrientes: (Ciclo Bio-Geoquímico). 
3. Sucesión ecológica 

1. Flujo de energía a través de la string alimentaria:

String de comida: 

La string alimentaria se refiere a la serie de grupos de alimentación de organismos que se transfieren nutrientes y energía entre sí. La string alimentaria es un diagrama que muestra cómo la energía se mueve linealmente desde un organismo en un nivel trófico a otro en un nivel superior.

Tipo de string alimentaria:

Pastoreo String alimentaria: 

Comienza a partir de autótrofos y la energía generalmente proviene del sol. 

• En un ecosistema acuático, la string alimentaria de pastoreo es el conducto principal para el flujo de energía. 
• En el ecosistema terrestre , el ciclo de la string alimentaria sigue como:  planta → oruga → lagarto → serpiente y así sucesivamente.
• El ecosistema acuático sigue:   fitoplancton → zooplancton → peces → pelícanos. 

Detritus String alimentaria: 

• Comienza con materia orgánica muerta (hojas caídas) que es consumida por organismos saprotróficos (detritívoros) como bacterias, hongos y protozoos. La string alimentaria de los detritos es un importante conducto de energía en el ecosistema terrestre. 
• Ejemplo : Camada → Lombrices → Pollo → Halcón.  

Niveles tróficos :

• Del 80 al 90 por ciento de la energía o biomasa de un organismo se pierde durante cada nivel trófico (10 por ciento de energía transmitida) como energía térmica. Como resultado, la longitud de la string alimentaria se restringe a 4-6 niveles tróficos.
• Un solo organismo puede ocupar más de un nivel trófico a la vez porque el término «especie» no se usa en la definición de nivel trófico. A modo de ilustración, un gorrión es un consumidor primario cuando consume semillas y frutas, pero un consumidor secundario cuando consume insectos.
• La bioacumulación y la biomagnificación son dos procesos utilizados para transportar contaminantes no degradables (hidrocarburos clorados) a través del nivel trófico.

Bioacumulación :

Es el proceso a través del cual los contaminantes ingresan a la string alimentaria, desde el medio ambiente hasta el primer organismo en un nivel trófico dado. Simboliza el movimiento de material nocivo en la string alimenticia de un organismo a otro. El nonilfenol es un ejemplo. 

Bioconcentración :

Significa, la entrada y retención de material en un organismo únicamente a través de la respiración de aire o agua en un entorno terrestre o acuático. Similar a la bioacumulación, pero con una causa diferente. 

Biomagnificación:

Es un aumento en la concentración de toxinas en una string alimentaria en múltiples niveles tróficos en lugar de en un organismo. Con el tiempo, los metales pesados ​​o las sustancias nocivas se acumulan lentamente en el interior de los organismos. Esto significa que la mayor cantidad de veneno está presente en el nivel superior. Los contaminantes deben ser móviles, solubles en grasas, fisiológicamente activos y de larga vida para que ocurra la biomagnificación. Los ejemplos incluyen mercurio a través del pescado, isótopos radiactivos de la contaminación del suelo, PCB y cianuros. El DDT hizo que los huevos de águila tuvieran cáscaras increíblemente delgadas y los huevos se rompieran antes de que pudieran salir del cascarón.  
 

Red alimentaria :

Una red o red de strings alimentarias es a lo que se refiere el término «red alimentaria» cuando describe las relaciones de alimentación dentro de una comunidad. Cuanto más intrincada sea la red alimentaria, más estable será porque si una especie desaparece, otra podría ocupar su lugar y preservar el equilibrio (simple y más pequeña propensa a la extinción).

Pirámides ecológicas: 

Es una representación esquemática de los niveles tróficos. Nos ayuda a reconocer especies clave; Identificar la bioacumulación y la biomagnificación. 

Hay 3 categorías de pirámides ecológicas:

1.   Pirámide del número : vertical [ecosistema de pastizales] e invertida. 
2.  Pirámide de biomasa : tanto vertical como invertida. 
3.   Pirámide de Energía – siempre en posición vertical. 

Pirámide de número:

Representa el nro. de un organismo en cada nivel trófico. Dado que es muy difícil contar todos los organismos, esta pirámide no define completamente la estructura trófica. El flujo de energía en él es vertical e invertido.

• Erguido: En pastizales, no. de hierba > no. de herbívoros > no. de carnívoros. 
• Invertida: Herbívoros > producción primaria. Por ejemplo, las orugas y los insectos se alimentan de un solo árbol. 

Pirámide de Biomasa:

Una representación visual de la biomasa presente en una unidad de área en diferentes niveles tróficos se denomina Pirámide de biomasa . Al cuantificar la biomasa disponible en cada nivel trófico de una comunidad energética en un momento determinado, ilustra el vínculo entre biomasa y nivel trófico . La pirámide de biomasa vertical y la pirámide de biomasa invertida son las dos variedades principales de esta pirámide.

Se utiliza para sortear las restricciones de la Pirámide de Números. En lugar de contar individuos, se pesó cada nivel trófico. Es la cantidad de materia viva en un período particular y representa la biomasa total de cultivos en pie en cada nivel trófico. Se mide la cantidad de seres vivos (biomasa) en una región determinada. gm/unidad de área o kcal/unidad de área son las unidades de medida. Es vertical e invertida.

Debido a que los peces tienen una masa biológica mucho mayor que el fitoplancton, la pirámide de la biomasa marina suele estar invertida.

• Vertical: En la mayoría de los ecosistemas terrestres, es decir, la biomasa de autótrofos es máxima. 
• Invertida: en un ecosistema acuático, por ejemplo, los principales productores en un estanque son el fitoplancton debido a sus cortos períodos de vida y altas tasas de renovación (rápidamente reemplazadas por nuevas plantas). Como resultado, en un momento dado, su biomasa total es menor que la biomasa de los herbívoros que sustentan. 

Pirámide de Energía:

• En cada nivel trófico, muestra la cantidad total de energía. Debido a la regla del 10%, siempre está en posición vertical. La ley de la termodinámica está representada por ella. Después del sexto nivel trófico, queda poca o ninguna energía.

2. Ciclo Químico Bio-Geo: 

• Los procesos que incluyen biología, geología y química están incluidos en los ciclos biogeoquímicos. El ciclo del carbono, el ciclo del nitrógeno y el ciclo hidrológico son tres ciclos biogeoquímicos principales.
• Un ciclo de nutrientes perfecto, con la excepción del agua, sería aquel en el que los nutrientes se restauran tan rápido como se utilizan. Los ciclos sedimentarios, por otro lado, son algo imperfectos porque algunos nutrientes se pierden en el ciclo y quedan atrapados en los sedimentos. 

Ciclo gaseoso:

También se conoce como el ciclo perfecto ya que los nutrientes se reemplazan tan rápido como se utilizan, como el nitrógeno y el carbono. 

Ciclo del carbono:  

1. Ciclo Global del Carbono

Consta de los siguientes pasos 

• Fotosíntesis: las plantas usan la luz solar para utilizar CO ₂ y convertir el carbono inorgánico en materia orgánica (alimento) y liberar oxígeno. 
• Respiración : los alimentos se oxidan para liberar energía (exotérmica), CO ₂ y agua. El CO ₂ se libera a la atmósfera a través de este proceso. 
• Descomposición: Materia orgánica descompuesta por microorganismos y liberación de CO ₂ a la atmósfera. 
• Combustión: La quema de biomasa libera CO ₂ a la atmósfera.   

2. Ciclo geológico del carbono 

Lleva millones de años porque el carbono se libera lentamente del almacenamiento a largo plazo en la atmósfera, los océanos, el suelo, las rocas y los combustibles fósiles. El ácido carbónico se forma cuando el anhídrido CO ₂ se disuelve en agua. Debido a su inestabilidad, el ácido carbónico se descompone en iones de carbonato, nitrógeno que se combinan con los iones de calcio para producir carbonato de calcio. Las conchas de los organismos marinos están hechas de carbonato de calcio.

Ciclo del nitrógeno : 

La fijación de nitrógeno es el proceso de capturar o convertir gas nitrógeno en amoníaco, nitrito y nitrato, que luego son fácilmente asimilados por plantas y microorganismos. Hay tres formas de reciclarlo:

• Fijación atmosférica: La actividad volcánica, la combustión y los relámpagos ayudan en la fijación de N ₂ .
• Fijación industrial: el nitrógeno molecular se descompone en nitrógeno atómico a altas temperaturas y presiones, que se mezcla con hidrógeno para generar amoníaco. Porque la cantidad de nitrógeno fijada por los procesos industriales era mucho mayor que la cantidad fijada por los ciclos naturales. 
• Fijación bacteriana: cuando muere un animal o una planta, otras bacterias en el suelo descomponen las diversas moléculas de nitrógeno en nitratos y luego otro tipo de bacteria descompone los nitratos y nitritos en nitrógeno elemental. Todo este proceso se denomina fijación bacteriana.
• También se encuentra en otras sustancias químicas biológicamente significativas, como la urea y los alcaloides. En particular, las formaciones conocidas como nódulos de raíz, las bacterias fijadoras de nitrógeno, se encuentran en las raíces de las leguminosas (a menudo las plantas que producen nuestras legumbres).

Bacterias nitrificantes simbióticas:  

• Planta leguminosa: Vive en el nódulo de la raíz – Rhizobium. 
• No leguminosas: Frankia Azospirillum, algas verdeazuladas (Anabaena, 
  Spirulina). 

Bacterias nitrificantes de vida libre  

• Aerobios: Azotobacter, Beijerinckia, Klebsiella (algunos), Cianobacterias 
  (algunos). 
• Anaerobios: Nostoc, Clostridium, Desulfovibrio. 
• Bacterias diazótrofas: fijan el gas nitrógeno atmosférico en amoníaco. 

Tiene bacterias nitrificantes simbióticas como-

• Planta leguminosa: Similar a Rhizobium, residen en nódulos de raíz.
• Plantas no leguminosas: como Spirulina, Frankia Azospirillum y algas verdeazuladas.

Bacterias nitrificantes de vida libre  

• Aerobios: Cianobacterias, Azotobacter, Beijerinckia, Klebsiella.
• Anaerobios: Desulfovibrio, Nostoc y Clostridium.
• Los microorganismos diazótrofos fijan el gas nitrógeno en la atmósfera en amoníaco.

El ciclo del agua : 

• El ciclo hidrológico es el movimiento periódico del agua. Comienza con la evaporación del agua de la superficie del océano. Las nubes se forman a medida que el aire húmedo se enfría y los vapores de agua se condensan a medida que se eleva. En todo el mundo, la humedad se mueve hasta que finalmente regresa a la superficie en forma de precipitación. La radiación solar es una de las dos fuerzas impulsoras y la otra es la Gravitación.
• La energía térmica del sol hace que el agua de los lagos, ríos y océanos se evapore. Las plantas también transpiran grandes volúmenes de agua. El vapor de agua en el aire se condensa en nubes, que luego liberan precipitaciones que caen debido a la gravedad.

Ciclo sedimentario: 

También se conoce como imperfecto ya que los nutrientes se pierden y quedan atrapados en los sedimentos, por lo que no están disponibles para el ciclismo. 

Fosforoso: 

El fósforo ayuda en el crecimiento celular y es un componente crucial de las moléculas que almacenan energía, incluidos ATP, ADN y lípidos (grasas y aceites). Los rendimientos de los cultivos pueden verse afectados por la falta de fósforo en el suelo. Se encuentra en las rocas de fosfato y es la causa de que las plantas microscópicas floten libremente.

Ciclo del fósforo:

Las rocas liberan iones de fosfato como resultado de la intemperie y la lluvia. Luego, el fosfato inorgánico se dispersa en el suelo y el agua. El fosfato orgánico se pone a disposición de las plantas en el suelo por medio de microorganismos que convierten los materiales orgánicos en fósforo inorgánico. Se le conoce como Mineralización . Los animales comen plantas y las plantas absorben fosfato inorgánico del suelo. El fosfato se integra en moléculas orgánicas, incluido el ADN, tanto en plantas como en animales. Cuando un animal o una planta muere, su cadáver se descompone, devolviendo fosfato orgánico al suelo. Los cursos de agua y los océanos también se ven afectados por el fósforo en el suelo. 

3. Sucesión ecológica: 

La sucesión ecológica significa que cuando numerosas comunidades son desplazadas debido a una extensa destrucción natural o provocada artificialmente, se produce la sucesión. Este proceso continúa hasta que surge una sociedad madura y estable. Incluye especies como-

• Las especies que colonizan nuevos territorios primero se conocen como especies pioneras . Incluye musgos, líquenes, bacterias y hongos. Exhiben un crecimiento rápido pero tienen una vida útil breve.
• Las etapas seralianas secuenciales o persistentes o las comunidades seriales son las diversas comunidades o etapas (musgos, hierbas, arbustos y árboles) que se reemplazan entre sí a lo largo de la sucesión. Estas especies son de crecimiento lento y longevas. La secuencia sucesiva está representada por las comunidades que se suceden unas a otras.
• La comunidad/especie clímax es la comunidad que se forma durante la etapa terminal (última) de la sucesión y se denomina comunidad clímax. Duran mucho tiempo, son estables, maduros y más sofisticados. 

Tipos de sucesión: 

Autogénico y Alogénico  

• Autogénico = Significa sucesión por habitantes vivos. 
• Alogénico = Significa sucesión comprada por fuerzas externas. 

autótrofos y heterótrofos  

• Autotrófico = En esta sucesión, las plantas verdes son mayores en cantidad. 
• Heterótrofos = En esta sucesión, los heterótrofos son mayores en cantidad.