La Ecología: es la rama de la biología que estudia las relaciones de los seres vivos entre sí y con el medio ambiente que los rodea.

Biosfera: parte de la Tierra que constituyen todos los seres vivos que habitan en ella. Se localiza entre la zona inferior de la atmósfera, la hidrosfera y la zona superficial de la geosfera. En ella existen áreas con mucha variedad de especies. Hay zonas densamente pobladas y espacios con poca población. Cada una de estas áreas es un ejemplo de ecosistema, la unidad de estudio de la ecología.

Medio Ambiente: es el entorno de los seres vivos, constituido por todo cuanto los rodea e influye en su vida, ya sean seres vivos con los que se relacionan, o las condiciones físicas y químicas del entorno.

Todos los seres vivos de la misma especie que cohabitan en un ecosistema constituyen una población. Dentro de él, ocupan un lugar denominado hábitat. Este reúne las condiciones apropiadas para su supervivencia y en él pueden reproducirse.

Cada ecosistema tiene una extensión limitada, de modo que, al pasar de uno a otro, existe una zona de transición, el cotono, en las que las condiciones son intermedias respecto a las zonas limítrofes.

Ecosistema: conjunto de seres vivos que se relacionan entre sí y con el lugar en el que se encuentran, en unas condiciones ambientales determinadas. Puede ser de pequeño tamaño o de grande. En un ecosistema se distinguen dos componentes: el biotopo y la biocenosis o comunidad.

Biotopo: es la parte no viva de un ecosistema. Está formado por el espacio físico que sostiene y envuelve a los seres vivos y por las condiciones físico-químicas de aquel que influyen en estos, como luz, temperatura, humedad… El biotopo influye en el sustrato y el medio.

Sustrato: es el soporte en el que se desplazan o al que se agarran los organismos.

• En los ecosistemas terrestres, es el suelo, en el que enraizan las plantas y sobre el que se desplazan todos los animales.
• En los ecosistemas acuáticos, lo forman el agua, por la que se mueven o flotan muchos seres vivos, y el fondo, por el que reptan o al que se fijan otros.

Medio: es la materia que envuelve a los seres vivos de un ecosistema.

• Cuando están rodeados de agua, como los mares, océanos, ríos y lagos, el medio es acuático.
• Si los envuelve aire, como ocurre en las capas inferiores de la atmósfera y en las superficies del suelo, el medio es aéreo.

Biocenosis o Comunidad: constituye la parte viva de un ecosistema. Está formada por todos los seres vivos integrados en cada una de las poblaciones que comparten el espacio físico del ecosistema. Entre ellos se establecen relaciones que condicionan su supervivencia. Su organización puede ser vertical u horizontal.

Estructura Vertical: muestra la estratificación de la comunidad.

• Ecosistemas acuáticos: existe una zona fótica, en la que viven seres fotosintetizadores y los que se alimentan de ellos, y una zona afótica, integrada por organismos heterótrofos o autotrofos quimiosintetizadores.
• Ecosistema terrestre: presenta estratos arbóreos (con individuos de gran porte), lianiformes (con tallos leñosos, delgados y flexibles), arbustos (con pequeño porte) y herbáceos (sin tallos leñosos).

Estructura Horizontal: muestra la distribución en superficies de los individuos de cada población. Puede seguir tres modelos:

• Al azar: los individuos ocupan el espacio sin seguir un patrón de distribución.
• En agregados: los individuos se organizan en grupos de mayor o menor tamaño que hagan posible su reproducción, defensa o migración.
• Uniforme: cada individuo ocupa un área y mantiene una distancia más o menos constante con otros individuos de su misma especie.

Los Factores Abióticos: son características físico-químicas del ecosistema, cuyos valores influyen tanto en la presencia como en la distribución y la abundancia de los seres vivos. Los principales son la luz solar y la temperatura.

• Luz Solar: la variación de la intensidad lumínica no sucede del mismo modo en el aire que en el agua. En el primer medio, cambia poco al atravesarlo; sin embargo, en el segundo, la intensidad de la luz disminuye progresivamente a medida que aumenta la profundidad, hasta que, a partir de los 200 m, es ínfima. Los cambios en la duración del día y de la noche, que se producen a medida que se suceden las estaciones, regulan los hábitos migratorios.
• Temperatura: la elevada capacidad calorífica del agua hace que las variaciones de la temperatura en el medio acuático sean menores que las que se registran en el medio aéreo. Los cambios en la temperatura afectan a la supervivencia, la reproducción y el desarrollo de huevos y semillas.
• Humedad: deshidratación.
• Composición Química del Medio: concentración de oxígeno.
• Composición y Estructura del Sustrato: sales minerales.
• Densidad: los seres vivos del medio terrestre, menos denso que el agua, tienen estructuras de sostén que no necesitan los organismos que habitan en los ecosistemas acuáticos. Los que se desplazan en el medio acuático tienen su cuerpo con forma de huso para vencer la resistencia que un medio tan denso opone al desplazamiento.

Factores Bióticos: aquellos que influyen en la distribución y en la abundancia de los seres vivos, debido a sus relaciones con otros individuos de su misma especie o de otra especie diferente. Se pueden deber a relaciones intraespecíficas o interespecíficas.

Relaciones Intraespecíficas: son aquellas que se dan entre organismos de la misma especie. Pueden ser de competencia o de asociación entre individuos.

• Relaciones de Competencia: se producen cuando los individuos de una población rivalizan por un privilegio.
  • Territorial: impide que varios individuos de una misma especie ocupen un mismo territorio, para evitar el agotamiento de sus recursos.
  • Social: reduce las agresiones entre individuos de una misma especie mediante el establecimiento de un orden jerárquico.
  • Reproductiva: evita que los individuos más débiles y con características genéticas desfavorables tengan descendencia.
• Relaciones de Asociación:
  • Familiar: los progenitores y descendientes de una población se ayudan en el cuidado de las crías y para conseguir el alimento necesario para todos.
  • Gregaria: es una asociación temporal que se realiza para llevar a cabo un fin determinado, ya sea la defensa, la búsqueda de alimentos o la migración.
  • Estatal: es permanente y con división del trabajo. La realizan individuos entre los cuales existen grandes diferencias morfológicas y funcionales.

Relaciones Interespecíficas: son las relaciones que se establecen entre individuos de distintas especies. Se clasifican según el número de especies que resultan beneficiadas.

Las dos especies resultan beneficiadas:

• Mutualismo: es una relación no permanente, como la que se da entre el cangrejo ermitaño y la anémona. El primero obtiene la protección de la segunda y esta, alimento a partir de los restos de comida de aquel.
• Simbiosis: es una relación permanente entre dos especies. Algunas ascidias tienen algas en su interior, de las cuales obtienen glúcidos; a su vez, estas reciben dióxido de carbono y compuestos nitrogenados del animal.

Solo resulta beneficiada una especie.

• Comensalismo: una especie obtiene beneficio de otra, a la cual no beneficia ni perjudica. La rémora se adhiere a otros animales nadadores, como tiburones y ballenas, para obtener transporte y alimento de ellos.
• Depredación o Parasitismo: una especie obtiene beneficio de otra causándole un perjuicio, que puede ser la muerte, en la depredación, o no, en el parasitismo. El guepardo mata a la gacela y es parasitado por la garrapata.

Ninguna especie resulta beneficiada.

• Amensalismo: se produce cuando los seres vivos de una especie perjudican a los de otra, sin obtener beneficio. El hongo Penicillium segrega una sustancia que impide la vida de otros microorganismos en su entorno.
• Competencia: las dos especies sufren perjuicios porque luchan por idénticos recursos, generalmente, el alimento, en el mismo hábitat. Los leones y las hienas se alimentan de las mismas especies en la sabana africana.

Un ecosistema necesita materia y energía para funcionar. La materia se utiliza en el ecosistema para mantener su estructura y la energía se emplea en su funcionamiento. Mientras que la primera circula de forma cíclica reutilizándose una y otra vez, la segunda lo hace en una sola dirección.

Flujo Cíclico de la Materia: los productores convierten la materia inorgánica del biotopo en materia orgánica de la biocenosis. La materia orgánica es devuelta al biotopo como materia inorgánica mediante su descomposición.

Flujo Unidireccional de la Energía: la energía luminosa se almacena en forma de energía química en la materia viva mediante la fotosíntesis. Esta energía se usa en la realización de las funciones vitales, aunque una parte de ella se pierda en forma de calor.

Según la modalidad de nutrición, los organismos se clasifican en tres niveles tróficos: productores, consumidores y descomponedores.

• Productores: son seres vivos autótrofos y constituyen la vía de entrada de la materia y la energía en los ecosistemas. Elaboran moléculas orgánicas, ricas en energía, a partir de materia inorgánica. Para conseguirlo, utilizan la energía procedente del sol o de la oxidación de compuestos inorgánicos (algas, plantas verdes y bacterias).

Fotosíntesis y Respiración Celular:

Los productores transforman la energía solar en energía química mediante la fotosíntesis y la incorporan en las moléculas orgánicas que fabrican, como la glucosa. Los seres vivos usan esas moléculas orgánicas en la respiración celular, con el fin de obtener la energía que precisan para llevar a cabo las funciones vitales. En la fotosíntesis se libera oxígeno a la atmósfera, mientras que este gas se consume durante la respiración celular. A lo largo de la historia de la Tierra, el oxígeno ha pasado de estar prácticamente ausente en la atmósfera a constituir el 21% de su composición. Esto significa que los seres vivos han producido más materia orgánica mediante la fotosíntesis de la que se han destruido en la respiración celular.

Los consumidores son seres vivos heterótrofos, no elaboran su propia materia orgánica, por lo que se alimentan de otros para conseguirla. Esta materia orgánica incorporada les proporciona, mediante la respiración celular, la energía necesaria para mantener y desarrollar su estructura. Existen 3 tipos de consumidores:

• Primarios: son animales herbívoros que se alimentan de productores (ratón).
• Secundarios: se alimentan de consumidores primarios (culebra).
• Finales: se alimentan de otros consumidores (águila).

Los consumidores secundarios y finales pueden ser depredadores, cuando cazan y matan a su presa; carroñeros, si se alimentan de cadáveres; o parásitos, cuando se alimentan de un huésped sin matarlo.

Los descomponedores son organismos heterótrofos que obtienen sus nutrientes mediante la descomposición de cadáveres y restos orgánicos de cualquier nivel trófico. Estos organismos transforman las moléculas orgánicas que formaron parte de los seres vivos en moléculas inorgánicas que los productores utilizan de nuevo.

Las Relaciones Tróficas: la transferencia de materia y energía en los ecosistemas se realiza mediante relaciones tróficas o alimentarias, en las que unos organismos se alimentan de otros antes de ser comidos. Las cadenas y redes tróficas son representaciones que sirven para visualizar los flujos energéticos y de materia entre los diferentes niveles tróficos.

Cadena Trófica: es una secuencia lineal de relaciones alimentarias entre los seres vivos de un ecosistema, en ella cada especie constituye un eslabón. En estas representaciones, el sentido de las transferencias de materia y energía se muestra mediante flechas. Cada flecha une un elemento con el siguiente e indica el sentido de la transferencia, no la acción del depredador sobre la presa. Productor-consumidor primario-consumidor secundario-consumidor final. Las cadenas tróficas están entrelazadas en el ecosistema, en el complejo entramado de las relaciones alimentarias cada especie es un nudo que recibe materia y energía de varias fuentes, y las transmite a otras.

Red Trófica: conjunto de relaciones alimentarias que se establecen entre los organismos de una biocenosis.

Red Trófica de un Ecosistema Marino Costero: las relaciones alimentarias no son las mismas en todos los ecosistemas, pueden cambiar a lo largo del tiempo. Las especies generalistas (oso pardo) utilizan recursos abundantes y de distintos tipos, según las zonas o la época del año. Estas especies suelen ser más comunes y abundantes que las especies especialistas (lince). Cada especie o población tiene una estrategia de supervivencia que contempla la forma de alimentarse y de evitar ser comida, entre otras cuestiones. Esto, junto con el espacio físico que ocupa, constituye su nicho ecológico.

Variedad de Nichos Ecológicos: una especie puede ocupar distintos nichos ecológicos en diferentes ecosistemas, en función del alimento disponible, las especies competidoras o las condiciones físico-químicas de su hábitat (cigüeñas, ranas).

Las Pirámides Tróficas: son representaciones gráficas que permiten estudiar y comparar los diferentes niveles tróficos de un ecosistema. Estos diagramas suelen adoptar forma de pirámide. En la base se representa el nivel de los productores, sobre esta se sitúan los consumidores primarios, a continuación los consumidores secundarios y en el vértice los consumidores finales. Los niveles tróficos se representan en forma de barras superpuestas cuya altura es siempre la misma y cuya anchura es proporcional al valor de la característica que se representa, ya sea el número de individuos, la biomasa o la energía.

• Pirámide de Números: representan el número de individuos de cada nivel trófico. Pueden ser invertidas cuando la base es más pequeña.
• Pirámides de Biomasa: representan la biomasa o cantidad de materia orgánica por unidad de superficie (g/m²) o de volumen (g/m³) presente en cada nivel trófico. Pueden ser invertidas cuando los productores se reproducen rápidamente.
• Pirámides de Energía: representan la cantidad de energía disponible en cada nivel trófico. Nunca son invertidas, porque la energía que pasa al nivel superior no puede ser mayor que la energía de la que se dispone en el nivel inferior.

Los Ciclos Biogeoquímicos: los elementos químicos mayoritarios en los seres vivos se denominan bioelementos primarios y su obtención del biotopo es esencial para los seres vivos. Son el C, H, O, N, P, S. Los bioelementos se encuentran distribuidos en 4 compartimentos y circulan de unos a otros según:

1. Asimilación: los seres vivos incorporan los bioelementos a su estructura.
2. Desasimilación: los bioelementos son devueltos al biotopo.
3. Depósito: los bioelementos se acumulan en las cuencas de sedimentación.
4. Sedimentación: los bioelementos son retirados al biotopo.
5. Litificación: los sedimentos se transforman en rocas.
6. Erosión: al desgastarse las rocas, los bioelementos se incorporan al biotopo.

Un ciclo biogeoquímico describe el recorrido que sigue un bioelemento al circular desde las capas superficiales de la Tierra hasta la biosfera, y viceversa. Los ciclos biogeoquímicos se clasifican en dos modalidades, según donde se localice el bioelemento implicado en ellos:

• Gaseosos: el reservorio principal del bioelemento se encuentra en la atmósfera o en la disolución en la hidrosfera. Son ciclos globales, porque su circulación es rápida y los elementos siempre están a disposición de los seres vivos a través de las capas fluidas de la Tierra. Forman parte de esta categoría los ciclos del carbono y del hidrógeno.
• Sedimentarios: son aquellos cuyo reservorio principal está en la litosfera. Al no estar presentes en las capas fluidas de la Tierra, su circulación es lenta, lo que determina su carácter local (fósforo).

El Ciclo del Carbono: es el elemento más abundante en los seres vivos, al constituir el 63% de su peso seco. Aunque es escaso en la corteza terrestre, se encuentra en forma de CO2 tanto en la atmósfera como disuelto en el agua.

1. Fotosíntesis: los organismos autótrofos son capaces de fijar el CO2 presente en la atmósfera o disuelto en el agua. Al hacerlo, producen moléculas orgánicas que se pueden incorporar a los organismos heterótrofos mediante la ingesta de alimentos.
2. Respiración: tanto los seres vivos autótrofos como los heterótrofos utilizan las moléculas orgánicas sintetizadas mediante la fotosíntesis con la finalidad de obtener energía en la respiración celular. En este proceso liberan CO2 al medio.
3. Incorporación del Carbono Inorgánico: algunos organismos acuáticos usan el CO2 disuelto en el agua para formar sus caparazones. Al morir, estos se depositan en las cuencas de sedimentación, donde pueden incorporarse al ciclo de las rocas.
4. Fermentación: los microorganismos heterótrofos anaeróbicos descomponen la materia orgánica en ausencia del oxígeno, y producen CO2 y otras moléculas orgánicas, como ácidos y alcohol.
5. Combustión: las rocas organógenas acumuladas en los yacimientos durante millones de años, liberan CO2 a la atmósfera tras su combustión, que el ser humano realiza deliberadamente.

El Ciclo del Nitrógeno: es el principal componente de la atmósfera, pues constituye el 78% de su volumen:

• Etapas del Ciclo del Nitrógeno

1. Fijación: el nitrógeno atmosférico se transforma en compuestos útiles para los seres vivos. La fijación puede ser:

• Atmosférica: la energía de las tormentas favorece la formación de compuestos nitrogenados.
• Industrial: la fabricación industrial de fertilizantes produce amonio y nitrato.
• Biológica: algunas bacterias incorporan el nitrógeno atmosférico a las proteínas.

Nitrificación: las bacterias del suelo transforman el ion amonio en nitrato, este es necesario para su incorporación a las plantas. Asimilación: el nitrógeno inorgánico se incorpora a los aminoácidos y a otras moléculas orgánicas nitrogenadas. Amonificación: los hongos y las bacterias liberan el nitrógeno de la materia orgánica depositada en el suelo para su reutilización. Desnitrificación: algunos microorganismos anaeróbicos obtienen energía del nitrato del suelo y lo transforman en nitrógeno atmosférico.

El Ciclo del Fósforo

1. Reserva: el fósforo se encuentra almacenado en las rocas sedimentarias, cuya erosión libera fosfatos, que se incorporan a ríos y mares.
2. Asimilación: el plancton y las plantas incorporan el fósforo a las cadenas tróficas. Así llega a todos los seres vivos.
3. Reutilización: como el fósforo carece de compuestos volátiles, no puede volver a los ecosistemas terrestres a través de la atmósfera. Solo lo hace a través de:

• Depósitos de guano.
• Restos orgánicos.

El Ciclo del Azufre

1. Reserva: el azufre se encuentra almacenado en las rocas sedimentarias. Las erupciones volcánicas lo liberan a la atmósfera.
2. Sulfatos: el dióxido de azufre atmosférico precipita con la lluvia y forma sulfato, al igual que la oxidación de los compuestos inorgánicos reducidos.
3. Asimilación: las plantas incorporan el sulfato a sus proteínas; así, pasa a formar parte de las cadenas tróficas de los ecosistemas.
4. Descomposición: las bacterias y los hongos descomponen la materia orgánica. De este modo, el azufre se libera en forma de compuestos reducidos.