Conceptos Fundamentales en Biología Ambiental

Biosfera

La biosfera es la parte del planeta en la que hay organismos vivos interactuando con el medio.

Ecosistema

Un ecosistema es cualquier área de la naturaleza donde los organismos interactúan entre sí, intercambiando materiales y energía.

Tipos de Ecosistemas:

• Ecosistema natural: Formado sin una intervención humana significativa.
• Ecosistema artificial: Conformado o modificado significativamente por el ser humano. Ejemplos: una maceta con plantas, una presa, un bosque talado.
• Ecosistemas urbanos: Pueblos y ciudades con una alta concentración de vida humana y elementos construidos, que también incluyen espacios verdes como parques.
• Microecosistemas: Lugares reducidos con comunidades biológicas distintivas, como un hormiguero o el agua acumulada entre las hojas de una planta, donde pueden vivir insectos y microorganismos.

Biomas: Grandes Unidades Ecológicas

Definición y Características de los Biomas

Un bioma es una gran área geográfica donde se comparten fauna, flora y condiciones climatológicas.

Alteraciones en los Biomas

Las alteraciones, como las climatológicas, pueden afectar la distribución de las especies debido a procesos de adaptación, evolución, extinción o, por el contrario, la sobrepoblación de alguna especie, lo cual puede provocar un efecto dominó en el ecosistema.

Clasificación de los Biomas

Los biomas se clasifican principalmente según:

• Clima y precipitaciones.
• Factores geográficos y ambientales:
  • Latitud: Determina zonas como la ártica, templada o subtropical.
  • Humedad: Define ambientes húmedos, semihúmedos o semiáridos.
  • Altitud: Diferencia entre áreas a nivel del mar y áreas montañosas.

Ejemplos de Biomas:

• Bosques templados
• Selvas
• Manglares
• Praderas alpinas
• Montañas nevadas
• Desiertos
• Arrecifes coralinos

Conservación de la Biodiversidad: Áreas Naturales Protegidas

¿Qué son las Áreas Naturales Protegidas?

Las Áreas Naturales Protegidas (ANP) son un instrumento de política ambiental con una sólida definición jurídica, crucial para la conservación de la biodiversidad. En México, un ejemplo son las Áreas Federales Protegidas (AFP).

Nota: El documento original menciona «hay 34 áreas protegidas en México». Este dato puede referirse a un tipo específico o a una cuenta anterior.

Marco Legal y Gestión en México

AFP: Áreas Federales Protegidas.

LGEEPA: Ley General del Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente.

La Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas (CONANP), bajo el marco de la LGEEPA, administra las áreas naturales de carácter federal. Según datos referidos, existen 164 áreas de este tipo, que representan más de 23,098,391 hectáreas en México.

Importancia y Servicios Ecosistémicos de Diferentes Entornos Protegidos

Ecosistemas Forestales

Nos benefician de manera clara y tangible para el mantenimiento de fuentes de agua, a través de la recarga hidrológica.

Ecosistemas Marinos y Costeros

Regulan el clima, son captadores de energía solar y grandes productores de oxígeno.

Desiertos y Matorrales

Contribuyen a la generación de bienes como maderas específicas, fibras y alimentos.

Zonas de Manglares

Los manglares son indispensables para aminorar la fuerza destructora de tormentas y huracanes.

Flujo de Energía y Materia en los Ecosistemas

Niveles Tróficos

Productores (Autótrofos)

Los productores, también llamados autótrofos, tienen la capacidad de fijar energía luminosa (fotosíntesis) utilizando agua y dióxido de carbono (CO₂) para producir su propio alimento.

Consumidores (Heterótrofos)

Los consumidores, o heterótrofos, no son capaces de elaborar sus propios alimentos y los obtienen consumiendo otros organismos.

Descomponedores

Los descomponedores, que incluyen generalmente pequeños vertebrados, hongos y bacterias, se encargan de descomponer los restos y cadáveres de organismos en sustancias más simples, reintegrándolas al suelo.

Mineralizadores

Los mineralizadores transforman la materia orgánica en materia inorgánica (nutrientes minerales), un proceso clave realizado a menudo por los descomponedores.

Cadenas Tróficas

Las cadenas tróficas (o alimentarias) describen la secuencia de organismos donde cada uno se alimenta del precedente y es comido por el siguiente, mostrando la transferencia de energía.

Ejemplo: Una planta (productor) es consumida por un herbívoro como un insecto (consumidor primario), este es comido por un carnívoro como un pájaro (consumidor secundario), que a su vez puede ser depredado por un carnívoro superior como un águila (consumidor terciario).

Ejemplos de Organismos en Niveles Tróficos:

• Productores: Plantas, árboles, algas.
• Consumidores primarios (herbívoros): Vacas, insectos, rumiantes.
• Consumidores secundarios (carnívoros u omnívoros): Serpientes, zorros.
• Consumidores terciarios (carnívoros superiores): Leones, lobos, hienas.

Fuente Primaria de Energía

El Sol es la principal fuente de energía para la mayoría de los ecosistemas terrestres y acuáticos, impulsando la fotosíntesis.

Ciclos Biogeoquímicos: El Movimiento de la Materia

Los ciclos biogeoquímicos son los movimientos y transformaciones de cantidades masivas de elementos químicos (nutrientes) entre los componentes bióticos (vivientes) y abióticos (no vivientes) de la Tierra.

Tipos de Ciclos Biogeoquímicos

• Ciclos Gaseosos: Los nutrientes circulan principalmente entre la atmósfera y los organismos vivos. Ejemplos: ciclo del carbono, nitrógeno, oxígeno.
• Ciclos Sedimentarios: Los nutrientes circulan principalmente en la corteza terrestre (suelos, rocas, sedimentos) y los organismos. Ejemplos: ciclo del fósforo, azufre.
• Ciclo Hidrológico: El agua circula entre el océano, la atmósfera, la tierra y la biota. Este ciclo puede ser afectado por fenómenos como el smog, pesticidas, lluvia ácida e inversión térmica.

Nutrientes Esenciales

Macronutrientes

Son requeridos por los organismos en grandes cantidades: nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), azufre (S).

Micronutrientes

Son requeridos por los organismos en pequeñas cantidades: hierro (Fe), zinc (Zn), manganeso (Mn), boro (B), cobre (Cu), molibdeno (Mo), cloro (Cl).

Componentes de los Ciclos

Parte biótica: Comprende los organismos vivos y su papel en la transformación de la materia, incluyendo la descomposición y la remineralización de la materia orgánica para liberar nutrientes inorgánicos.

Parte abiótica: Incluye las reservas de sustancias inorgánicas en el aire, agua y suelo, que a menudo se transforman o movilizan con lentitud sin la intervención biológica.

Ejemplos Detallados de Ciclos Biogeoquímicos

Ciclo del Carbono

Pasos principales:

• El carbono atmosférico (CO₂) es absorbido por las plantas (fotosíntesis).
• El carbono se transfiere de las plantas a los animales a través de la alimentación.
• El carbono regresa al suelo a través de la descomposición de plantas y animales muertos.
• El carbono retorna a la atmósfera mediante la respiración de los seres vivos y la combustión.

Ciclo del Nitrógeno

Pasos principales:

• Fijación del nitrógeno: El nitrógeno atmosférico (N₂) se convierte en formas utilizables (ej. amoniaco) por bacterias fijadoras de nitrógeno o procesos industriales/atmosféricos.
• Nitrificación: El amoniaco (NH₃) o amonio (NH₄⁺) se oxida a nitritos (NO₂^–) y luego a nitratos (NO₃^–) por bacterias nitrificantes.
• Asimilación: Las raíces de las plantas absorben el amoniaco, amonio y nitratos para sintetizar proteínas y ácidos nucleicos.
• Amonificación: Los descomponedores convierten el nitrógeno orgánico de restos y desechos en amoniaco o amonio.
• Desnitrificación: Los nitratos se convierten de nuevo en nitrógeno gaseoso (N₂) por bacterias desnitrificantes, retornando a la atmósfera.

Ciclo del Fósforo

Pasos principales:

• Las plantas absorben iones de fosfato (PO₄^3-) del suelo o agua.
• Los herbívoros obtienen los compuestos de fósforo al consumir plantas, asimilándolos mediante la digestión.
• Los carnívoros adquieren el fósforo de la materia viva que consumen, integrándolo a su estructura orgánica.
• La descomposición de restos orgánicos y la meteorización de rocas liberan fosfatos de nuevo al suelo y agua.

Ciclo del Agua (Hidrológico)

Pasos principales:

• Evaporación: El calor del Sol convierte el agua de océanos, lagos y ríos en vapor de agua, que asciende a la atmósfera. (Incluye la transpiración de las plantas: Evapotranspiración).
• Condensación: El vapor de agua se enfría y se transforma en pequeñas gotas de agua o cristales de hielo, formando nubes.
• Precipitación: Cuando las gotas de agua o cristales de hielo en las nubes crecen lo suficiente, caen a la superficie terrestre como lluvia, nieve, granizo, etc.
• Infiltración y Escorrentía: Parte del agua que cae sobre la tierra se infiltra en el suelo, recargando acuíferos (napas subterráneas). Otra parte fluye sobre la superficie (escorrentía) hacia ríos, lagos y finalmente océanos.

La mayoría de la lluvia cae sobre los océanos. El agua que cae sobre tierra puede infiltrarse, formar napas subterráneas, o ser recogida por ríos y corrientes que la regresan a los océanos, completando el ciclo.