1. Ecología: Definición, Alcance y Ramas

La Ecología es la rama de la biología que estudia las interacciones entre los seres vivos y su hábitat, analizando la relación entre los factores bióticos (seres vivos) y abióticos (componentes físico-químicos).

Es una ciencia multidisciplinar que integra conocimientos de física, química, geología, matemáticas, climatología y ética, entre otras.

Ramas de la Ecología (Según Enfoque)

• Autoecología
• Demoecología
• Sinecología
• Agroecología
• Ecofisiología
• Macroecología

Factores Ambientales Clave (Biotopo) y Producción Primaria

Los factores bióticos constituyen la biocenosis, mientras que los factores abióticos definen el biotopo.

Factores Abióticos Principales

• Geográficos/Topográficos: Latitud, pendiente, orientación.
• Climáticos: Temperatura, humedad, viento, presión.
• Edáficos: Relacionados con el suelo.
• Químicos: Composición del aire, agua y suelo.

Los factores que afectan la producción primaria son: energía solar, temperatura, humedad, CO₂ y nutrientes (N, minerales).

2. Niveles de Organización Ecológica (De Menor a Mayor)

La organización ecológica se estructura jerárquicamente:

• Individuo: Estudio de las relaciones del organismo con el ambiente (morfología, fisiología, comportamiento).
• Población: Conjunto de individuos de la misma especie en un lugar y tiempo determinados; sus relaciones incluyen competencia, reproducción y depredación.
• Comunidad: Poblaciones de distintas especies conviviendo en un área.
• Ecosistema: Comunidad biótica interactuando con su medio abiótico; se caracteriza por el flujo de energía y el reciclaje de materia (autosuficiencia relativa).
• Bioma: Conjunto de ecosistemas con interacciones similares frente a factores abióticos (ejemplos: tundra, taiga, selva tropical, desierto).
• Biosfera: La suma de todos los biomas; abarca toda la vida en la Tierra.

3. El Ecosistema: Definición y Estructura

Ecosistema (Tansley, 1935): Es la unidad funcional básica, compuesta por comunidades bióticas y el ambiente abiótico que interactúan e influyen mutuamente. Su tamaño puede variar desde una pequeña gota de agua hasta un vasto desierto.

3.1 Estructura Física (Estratificación)

• Vertical:
  • Lagos: Estratos epilimnion / mesolimnion (termoclina) / hipolimnion.
  • Suelo: Definido por sus horizontes.
  • Bosques: Estratos herbáceo / arbustivo / arbóreo.
• Horizontal: Bandas o franjas definidas por gradientes (ej. ecosistemas ribereños según el nivel freático).

3.2 Componentes del Ecosistema

• Biotopo: Condiciones físico-químicas (componente abiótico).
• Biocenosis: Conjunto de seres vivos (componente biótico).

3.3 Estructura Ambiental

• Ecotonos: Zonas de interfase o límites entre diferentes ambientes.
• Ecoclinas: Gradientes direccionales en variables ambientales (humedad, temperatura, luz, gases).

4. Tipos de Ecosistemas

4.1 Clasificación según Intervención Humana

• Naturales: Se desarrollan sin influencia humana significativa.
• Artificiales (Antrópicos/Humanizados): Creados o controlados por el ser humano.
• Naturales Modificados: Originalmente naturales, pero alterados significativamente por la acción humana (a menudo se consideran artificiales funcionalmente).

Ecosistemas Artificiales Principales

• Urbanos: Alto impacto, gran consumo de recursos y alta contaminación.
• Agrícolas/Agropecuarios: Pueden ser ecológicos (menor impacto, rotación, uso reducido de químicos) o convencionales (intensivos, uso de pesticidas, fertilizantes y purines). Incluyen ganadería, subsistencia y monocultivo.
• Presas/Embalses: Crean masas de agua nuevas, provocando la desaparición de especies adaptadas al medio anterior y la aparición de nuevas especies.

Diferencias clave entre ecosistemas naturales y artificiales: Los artificiales suelen presentar menor biodiversidad y diversidad genética, cadenas tróficas más simples e incompletas, y a menudo no presentan sucesión natural, siendo potencialmente insostenibles debido a contaminantes y dependencia de energía no renovable.

4.2 Clasificación según Fuente de Energía

• Ecosistemas Autótrofos: Su base energética reside en los productores, que utilizan luz solar o sustancias inorgánicas para la producción primaria.
• Ecosistemas Heterótrofos: Obtienen energía a partir de materia orgánica ya formada (ejemplo: ecosistemas de profundidades oceánicas sin luz, que dependen de la lluvia de nutrientes).

4.3 Clasificación según el Medio

• Terrestres: Su funcionamiento depende de la humedad, latitud, altitud y temperatura.
• Acuáticos (Cubren ~70% de la superficie terrestre): Se dividen en agua dulce o salada.
  • Marinos (Halobios): Océanos, mares, marismas; generalmente más estables que los de agua dulce.
  • Agua Dulce (Limnobios): Ríos, lagos, pantanos; alta biodiversidad. Un río puede albergar microecosistemas según el tramo.

Tipos por Modo de Vida Acuático

• Bentos: Organismos que viven en el fondo.
• Necton: Organismos que nadan libremente.
• Plancton: Organismos arrastrados por las corrientes (fitoplancton productor y zooplancton consumidor).
• Neuston: Organismos que viven en la superficie.

5. Desarrollo y Evolución de Ecosistemas: Sucesión Ecológica

La Sucesión Ecológica implica un cambio en la estructura y composición de especies a lo largo del tiempo, ya sea de forma natural o inducida por una perturbación.

5.1 Tipos de Sucesión

• Primaria: Ocurre en áreas donde no existía vida previa (ej. isla volcánica, retroceso glaciar). Las especies pioneras (líquenes, musgos) forman el suelo, permitiendo la llegada de especies más complejas.
• Secundaria: Se produce tras una perturbación que no elimina el suelo preexistente (ej. incendio, cosecha). La recuperación es más rápida.

5.2 Etapas y Estrategias r/K

• Iniciales (Pioneras/Oportunistas): Producen muchos descendientes, tienen vida corta; siguen la estrategia r (ej. gramíneas).
• Intermedias: Etapa de maduración.
• Finales (Clímax): Especialistas, pocas crías, larga vida; siguen la estrategia K (ej. roble).

5.3 Cambios Durante la Sucesión

A lo largo de la sucesión, se observa:

• Aumento de la riqueza de especies.
• Disminución de la dominancia de las especies pioneras.
• Aumento en el número de nichos y en la complejidad general.

El ecosistema resultante es más estable y resistente a pequeñas perturbaciones, alcanzando un equilibrio dinámico.

7. Producción, Productividad y Biomasa

Biomasa: Materia orgánica que contiene energía almacenada en sus enlaces químicos.

Producción: Cantidad total de biomasa o energía producida en un periodo determinado.

Productividad: Tasa o velocidad a la que ocurre dicha producción.

7.1 Productividad Primaria

Se realiza mediante fotosíntesis (plantas, convirtiendo energía solar, CO₂ y agua en glucosa/tejido vegetal) o quimiosíntesis (bacterias de mar profundo).

• PPB (Bruta): Energía total producida.
• PPN (Neta): Energía disponible para el siguiente nivel trófico, una vez descontada la respiración y los procesos vitales del productor.

En ecosistemas maduros, la renovación de biomasa es baja, predominando especies longevas y de crecimiento lento (árboles, corales).

7.2 Factores que Afectan la Productividad

• Recursos: Luz, agua, nutrientes (N, P).
• Clima: Temperatura y humedad.
• Interacciones biológicas: Consumidores y descomponedores influyen en la biomasa acumulada.

8. Cadenas, Redes y Niveles Tróficos

Cadena trófica: Secuencia lineal de transferencia de energía/alimento, donde cada organismo es consumido por el siguiente.

Nivel trófico: Posición que ocupan los organismos en el flujo de energía/nutrientes.

Red trófica: Conjunto de cadenas tróficas interconectadas.

8.1 Tipos de Organismos

• Productores primarios (Autótrofos): Generan materia orgánica a partir de inorgánica (fotosíntesis/quimiosíntesis).
• Consumidores (Heterótrofos):
  • Primarios (herbívoros), secundarios, terciarios, etc.
• Descomponedores: Obtienen energía de restos orgánicos, esenciales para reciclar nutrientes y cerrar el ciclo de la materia.

9. Tóxicos en Cadenas Tróficas: Bioacumulación y Biomagnificación

• Bioacumulación: Acumulación de una sustancia en un organismo a una concentración superior a la del medio o su alimento.
• Biomagnificación (Bioamplificación): Aumento progresivo de la concentración de un contaminante a medida que se asciende en los niveles tróficos; los depredadores superiores alcanzan las concentraciones máximas (ej. metales pesados como el mercurio).

Las sustancias que biomagnifican suelen ser persistentes, lipofílicas y de baja excreción.

10. Funcionamiento del Ecosistema: Flujo de Energía y Materia

10.1 Flujo de Energía (Unidireccional)

La energía ingresa principalmente como luz solar, pasa a productores, luego a consumidores y finalmente a descomponedores. En cada transferencia se pierde aproximadamente el 90% como calor (metabolismo/respiración). La energía no se recicla, sino que se disipa.

10.2 Flujo de Materia: Ciclos Biogeoquímicos

Implica el reciclaje continuo de elementos entre la biosfera y los medios abióticos (atmósfera, hidrosfera, litosfera).

Los aportes de materia provienen de la atmósfera (deposición seca/húmeda, fijación biológica) y la meteorización de minerales.

A) Ciclo del Carbono

Movimiento del carbono entre biosfera, litosfera, atmósfera e hidrosfera.

1. Producción/Emisión: Respiración (libera CO₂), descomposición/fermentación (CO₂, CH₄), liberación de CO₂ por océanos al calentarse, y emisiones volcánicas.
2. Síntesis: Fotosíntesis (retira CO₂); formación de rocas sedimentarias (calizas/dolomías) por acumulación de esqueletos orgánicos.
3. Fijación/Almacenamiento (Sumideros): Océanos, biomasa, permafrost, rocas calizas y combustibles fósiles. La destrucción de estos sumideros incrementa el CO₂ atmosférico.

B) Ciclo del Nitrógeno (Etapas Clave)

1. Fijación: Conversión de N₂ atmosférico a NH₃ / NH₄⁺ (realizada por bacterias, cianobacterias, hongos, rayos o el proceso industrial Haber-Bosch).
2. Amonificación/Mineralización: Conversión de materia orgánica a NH₃/NH₄⁺ por descomponedores.
3. Nitrificación: Oxidación de NH₄⁺ a NO₂⁻ y luego a NO₃⁻ (bacterias como *Nitrosomonas* y *Nitrobacter*).
4. Asimilación: Las plantas absorben NO₃⁻ para formar proteínas y ácidos nucleicos; los animales lo incorporan al alimentarse.
5. Desnitrificación: Conversión de NO₃⁻ de vuelta a N₂ atmosférico.

C) Ciclo del Agua (Etapas)

• Evaporación → Transpiración (conjunto: evapotranspiración) → Condensación → Precipitación → Recolección (escorrentía e infiltración hacia acuíferos).

11. Actividades Humanas y Medio Ambiente: Impactos Principales

Los recursos de la biosfera son limitados. Su degradación y escasez provocan impactos sociales y conflictos (agua, bosques, pesca, tierras).

11.1 Alteración del Relieve

• Continental: Minería, canteras e infraestructuras (túneles, viaductos, carreteras) causan destrucción, crean relieves artificiales, generan impacto visual y alteran ecosistemas. La solución es la restauración.
• Costero: Erosión, presión urbanística, extracción de arena/grava y construcción de diques/espigones/puertos. Se requieren políticas de costas para recuperar la naturalidad y controlar instalaciones.

11.2 Contaminación Atmosférica

Fuentes humanas principales: quema de combustibles fósiles (electricidad, transporte, industria, calefacción), procesos industriales, agricultura y residuos.

Lluvia Ácida

Generada por SO₂ y NOx (industria/centrales) y NH₃ (ganadería intensiva), que forman ácido sulfúrico/nítrico. Reduce el pH de suelos y aguas, dañando ecosistemas y construcciones. La prevención requiere reducir emisiones.

Ozono Estratosférico

Su adelgazamiento permite mayor penetración de radiación UV, aumentando el riesgo de cáncer de piel y cataratas. La respuesta global fue el Protocolo de Montreal (prohibición de CFC).

Smog Urbano

Partículas de polvo/humo (tráfico, calefacciones, industrias) combinadas con fenómenos como la inversión térmica, provocan problemas respiratorios y cardíacos. Soluciones: fomentar el transporte colectivo y el ahorro energético.

11.3 Efecto Invernadero y Cambio Climático

El efecto invernadero natural se ve exacerbado por el aumento de Gases de Efecto Invernadero (GEI), como el CO₂.

Causas destacadas: deforestación, incremento de GEI (fertilizantes, residuos, combustibles fósiles, transporte, calefacción, urbanismo) y crecimiento poblacional.

Consecuencias: Riesgo para humedales, aumento de temperatura, disminución de precipitaciones (más incendios), eventos climáticos extremos, migración/extinción de especies, alteración del ciclo del agua, subida del nivel del mar, agotamiento de recursos.

11.4 Agua: Sobreexplotación y Contaminación

Sobreexplotación: Causa descenso del nivel freático, intrusión salina en acuíferos costeros y favorece la desertización. Soluciones: ahorro, mejora de regadíos, reutilización de agua depurada y control de extracciones (delimitación de zonas sobreexplotadas), además de proteger humedales.

Contaminación del agua: La OMS define el agua contaminada como aquella cuya composición ha cambiado hasta hacerla inservible. Contaminantes comunes incluyen microorganismos, fertilizantes, pesticidas, fármacos, nitratos/fosfatos, plásticos, fecales y residuos radiactivos. Su detección a menudo requiere análisis de muestras y organismos centinela.

11.5 Vegetación, Erosión y Desertificación

Los daños en bosques (deforestación, decoloración) son causados por factores naturales (calor, déficit hídrico, plagas) y humanos (contaminación). Las medidas incluyen redes de seguimiento y programas de lucha contra plagas y conservación.

La Erosión se intensifica por: deforestación y prácticas agrarias inadecuadas (cultivo sin descanso, sobrepastoreo, uso excesivo de químicos).

La Desertificación implica la destrucción de la capa fértil del suelo. Soluciones: seguimiento, reforestación, gestión sostenible agraria e hídrica, y rehabilitación (mencionando planes como LUCDEME y PAND).

11.6 Residuos Sólidos Urbanos (RSU)

Generan un alto impacto, especialmente los no biodegradables. Los vertederos incontrolados causan problemas sanitarios y contaminan suelo y agua.

Soluciones clave: Aplicación de las 3R (Reducir, Reutilizar, Reciclar), recogida selectiva y puntos limpios; valorización (generación de energía, biogás o compost); y el vertido seguro en vertederos controlados, incluyendo la recuperación de los incontrolados.

11.7 Biodiversidad y Espacios Protegidos

Amenazas principales a la biodiversidad: alteración y fragmentación de hábitats (por infraestructuras) y la selección genética en la agroganadería. Se deben proteger las especies amenazadas (consultar el Catálogo Nacional de Especies Amenazadas y la Ley 42/2007).

Espacios Naturales Protegidos

• Parques Nacionales: De máximo interés nacional.
• Parques Naturales: Buscan la conservación junto con usos tradicionales y el fomento del visitante.
• Reservas Naturales.
• Monumentos Naturales.
• Paisajes Protegidos.

Etiquetas: ciclos biogeoquímicos, ecología, ecosistemas, niveles de organización, Sucesion ecologica