Biología Compendio VIII: Interacciones de la vida

"La pérdida de especies es la imprudencia que es menos probable que nuestros descendientes quieran perdonarnos."

E. O. Wilson, Professor, Harvard University (1997)

Principios de la ecología

35.1 Organismos y su entorno

La ecología es el estudio de todas las relaciones entre los organismos y su ambiente abiótico (entorno o hábitat). El papel o función de un organismo en su hábitat es su nicho ecológico.

• Una población es todos los miembros de una especie dada que viven juntos en la misma zona o hábitat.

• Una comunidad consiste en un grupo de poblaciones de diferentes especies que interactúan entre sí en un mismo hábitat.

• Un ecosistema es una comunidad y su ambiente.

• La biosfera es la parte del planeta donde hay vida, comprende todas las comunidades de la Tierra.

35.2 Crecimiento y regulación de las poblaciones

La ecología de poblaciones trata sobre las cantidades de individuos de una especie determinada que se encuentran en una zona y el modo en que esas cantidades cambian con el tiempo. El tamaño último de una población estable es el resultado de interacciones entre: (1) potencial biótico, la tasa máxima a la que puede crecer una población en condiciones ideales; (2) tasa de crecimiento poblacional, la relación entre nacimientos, muertes, inmigraciones y emigraciones; (3) capacidad de sostenimiento, el tamaño máximo al que un ecosistema puede mantener una población, determinado por los recursos limitados como espacio, nutrimentos y luz; (4) resistencia ambiental, que mantiene las poblaciones en la capacidad de sostenimiento o por debajo de ella.

• La densidad de población es el número de individuos de una especie dada por unidad de área o volumen en un momento especifico.

• La distribución (espaciamiento) de una población puede ser aleatoria (espaciamiento impredecible), agregada (ubicación de los individuos en partes específicas del hábitat) o uniforme (igual distribución).

• El tamaño de una población es influido por el número de nacimientos (b), muertes (d), inmigrantes (i) y emigrantes (e). La tasa de crecimiento (r) de una población es su rapidez de cambio de tamaño: r = b – d, cuando no interviene la migración; r = (b – d) + (i – e), si interviene la migración.

• La capacidad de carga (K) del ambiente es la máxima población que puede ser mantenida durante un tiempo indefinido por un ambiente dado

• El crecimiento de una población es limitado por factores dependientes de la densidad (comportamientos depredatorios, parasitismo, competencia, hacinamiento), o independientes de la densidad (factores climáticos, huracanes e incendios).

• Cada organismo tiene estrategia de ciclo vital. Una estrategia r se basa en una alta tasa de crecimiento; los estrategas r tienen pequeña talla corporal, alta frecuencia reproductiva y vida corta, y viven en ambientes variables. Una estrategia K se basa en el mantenimiento de una población cerca de la capacidad de carga del ambiente; los estrategas K tienen gran talla corporal, baja frecuencia reproductiva y tiempo de vida largo, y viven en ambientes estables.

• Hay tres tipos de curvas de supervivencia. La supervivencia tipo I, en la que la mortalidad es máxima a edad avanzada (típica de especies con selección K). La supervivencia tipo III, en la que la mortalidad es máxima entre las crías (típica de especies con selección r). En la supervivencia tipo II, la mortalidad se distribuye de manera uniforme entre todos los grupos de edad.

35.3 Distribución de poblaciones en el espacio y el tiempo

Las poblaciones se clasifican en tres tipos según su distribución: (1) Las distribuciones agrupadas se dan por razones sociales o en torno a recursos limitados. (2) Una distribución uniforme es normalmente el resultado de la separación territorial. (3) La distribución aleatoria es poco frecuente: se da sólo cuando los individuos no interactúan socialmente y cuando los recursos son abundantes y están distribuidos de manera uniforme.

• Las poblaciones presentan curvas de supervivencia específicas que describen la probabilidad de sobrevivir a cualquier edad determinada.

• Las curvas de pérdida tardía (convexas) son características de especies longevas con pocas crías, que reciben cuidados de sus padres.

• Las especies con curvas de pérdida constante tienen la misma probabilidad de morir a cualquier edad.

• Las curvas de pérdida temprana (cóncavas) son típicas de organismos que tiene numerosas crías, la mayoría de las cuales mueren.

35.4 Cambios en la población humana

La población humana ha presentado crecimiento exponencial durante un lapso sin precedentes, por haber vencido ciertos aspectos de la resistencia ambiental y aumentado la capacidad de sostenimiento de seres humanos en la Tierra. Esto se ha conseguido mediante el uso de herramientas, agricultura, industria y medicina.

En la actualidad, la mayor parte de los habitantes del planeta viven en países en vías de desarrollo con poblaciones en rápida expansión, donde diversas condiciones sociales y culturales alientan la formación de familias grandes. Estados Unidos es el país desarrollado que crece con más rapidez, debido a las altas tasas de inmigración y al baby boom que tuvo lugar en las décadas de 1941 a 1970. Se desconoce la capacidad de sostenimiento de seres humanos en la Tierra, pero con una población de más de 6000 millones, los recursos son demasiado limitados para brindar a todo el mundo un nivel de vida elevado. La constante disminución de la extensión de tierras productivas, agua dulce, madera y peces, sugiere que se está dañando el ecosistema mundial y reduciendo su capacidad par dar sustento.

Hay dos tipos de sobrepoblación, la de individuos y la de consumo. Los países subdesarrollados tienden a presentar sobrepoblación de individuos, en la que el incremento poblacional degrada el ambiente aunque cada individuo utilice pocos recursos. Los países desarrollados tienen sobrepoblación de consumo, en la que cada individuo de una población con crecimiento lento o estacionario consume una gran parte de los recursos, lo que provoca degradación del ambiente. La demografía, la ciencia que estudia las estadísticas de la población humana, proyecta que la población mundial se estabilizará (r = 0, o crecimiento poblacional cero) a finales del siglo XXI.

Ecología de comunidades

36.1 Interacciones en las comunidades

Las interacciones en la comunidad influyen sobre el tamaño de poblaciones y comunidades como agentes de selección natural. Las especies que viven en una misma comunidad han desarrollado relaciones simbióticas y de alimentación que hacen circular la materia y energía por el ecosistema. Este flujo de materia y energía constituye los niveles tróficos (cadenas alimentarias).

• Los productores son los autótrofos fotosintéticos que se encuentran en la base de la mayor parte de las cadenas alimentarias. Comprenden plantas y algas.

• Los consumidores son heterótrofos que se alimentan de otros organismos. Los consumidores primarios, o herbívoros, comen plantas; los consumidores secundarios, o carnívoros, se alimentan de consumidores primarios, o de otros carnívoros. Los detritívoros comen detritos, materia orgánica muerta. Los omnívoros se alimentan de diversos organismos.

• Los desintegradores (saprótrofos o descomponedores) son heterótrofos microbianos (bacterias y hongos) que recirculan los componentes de los organismos muertos y los desechos orgánicos.

Tabla 36.1 Interacciones entre organismos

36.2 Efectos de la competencia entre especies

La competencia ocurre cuando dos o más individuos intentan utilizar un mismo recurso esencial como alimento, agua, refugio, espacio o luz solar. Algunas especies siempre vencen a otras.

• Puede presentarse entre individuos de una misma población, cuando se superponen sus nichos ecológicos (competencia intraespecifica), y entre diferentes especies, que limita el tamaño y distribución de las poblaciones (competencia interespecífica).

• Las especies de comunidades naturales han evolucionado en formas que evitan la superposición de sus nichos, con adaptaciones de comportamiento y físicas que permiten la partición de recursos.

• La exclusión competitiva impide que dos especies ocupen el mismo nicho en la misma comunidad por un tiempo indefinido. Una especie puede ser excluida por otra como resultado de competencia por un recurso limitado (un factor limitante: como contenido de minerales del suelo, extremos de temperatura y cantidad de precipitación).

• Algunas especies reducen la competencia mediante reparto en el uso de recursos, o bien por diferencias en sus características estructurales, ecológicas y conductuales.

36.3 Interacciones entre depredadores y presas

• Los depredadores se alimentan de otros organismos y, en general, son más grandes y menos abundantes que sus presas. Depredadores y presas actúan como poderosos agentes de selección natural unos sobre los otros.

• Dos estrategias eficaces de depredación son la persecución y el acecho. Durante la coevolución, el depredador desarrolla maneras más eficientes de capturar a su presa, y ésta desarrolla mejores modos de escapar a él.

• Los animales presa han perfeccionado diversas coloraciones protectoras que les permiten pasar desapercibidos (camuflaje) o alarmas (coloración de sobresalto) a sus depredadores o se asocian en grupos (manadas).

• Algunas presas son venenosas y presentan una coloración de advertencia que les permite ser reconocidos de inmediato y evitados por los depredadores.

• La situación en la que un animal ha evolucionado hasta parecerse a otro se llama mimetismo. En el mimetismo batesiano, una especie inofensiva o comestible se parece a otra especie que es peligrosa en algún sentido. En el mimetismo mülleriano, varias especies distintas, todas ellas venenosas, nocivas o de sabor desagradable, se parecen entre sí.

• Las plantas que son objeto de comportamientos depredadores han perfeccionado defensas como espinas, púas, hojas coriáceas resistentes y sustancias químicas de sabor desagradable o tóxicas para los herbívoros. Estas defensas, a su vez, han provocado la selección de depredadores capaces de eliminar la toxicidad de los venenos, pasar por alto las espinas y triturar los tejidos duros.

36.4 La simbiosis

La simbiosis es cualquier asociación entre especies. Las relaciones simbióticas se dan entre dos especies que interactúan estrechamente durante un lapso prolongado. La simbiosis incluye: (1) el parasitismo, en el un organismo parásito se beneficia y el otro, el huésped es dañado; (2) en el comensalismo una especie obtiene ventajas, que por lo regular consisten en encontrar alimento con más facilidad en presencia de la otra especie, a la cual no le afecta la asociación; (3) el mutualismo es provechoso para ambas especies simbióticas.

36.5 Influencia de las especies clave en la estructura de la comunidad

Cada comunidad puede tener una o más especies clave, cuya eliminación altera radicalmente la estructura de dicha comunidad. Identificar y proteger especies puntales es un objetivo de la biología de conservación. La biodiversidad se expresa en términos de riqueza de especies, número de ellas dentro de una comunidad. La biodiversidad es alta cuando el número de nichos ecológicos es grande, cuando una comunidad no está aislada, cuando se dispone de más energía y en comunidades que han existido por mucho tiempo sin perturbaciones importantes.

36.6 Sucesión: Sustitución ordenada de las comunidades a través del tiempo

• La sucesión primaria, que puede tomar miles de años, se lleva a cabo donde no existen restos de una comunidad anterior (como en la roca que ha dejado desnuda un glaciar o la que se ha formado al enfriarse la lava fundida, en una duna de arena o en un lago glacial recién formado). Los colonizadores generalmente son líquenes.

• La sucesión secundaria se produce con rapidez mucho mayor, porque aprovecha los restos de una comunidad destruida, como un campo abandonado o un terreno donde ha ocurrido un incendio. La sucesión secundaria en tierra se inicia con plantas pioneras de fácil dispersión y rápido crecimiento, que con el tiempo son sustituidas por especies longevas.

• La sucesión no interrumpida culmina en una comunidad clímax, que tiende a persistir por sí sola a menos que actúen sobre ella fuerzas externas, como un incendio o las actividades humanas. Ciertos ecosistemas, como la pradera de pastos altos y los campos agrícolas, se mantienen en etapas relativamente tempranas de la sucesión por medio de alteraciones periódicas.

La biogeografía es el estudio de la distribución geográfica de plantas y animales, incluyendo de dónde provienen las poblaciones, cómo llegaron, y cuándo lo hicieron. La distribución geográfica de una especie determinada es la porción de la Tierra en que se le encuentra. Alfred Wallace dividió las tierras del planeta en seis reinos biogeográficos: paleártico, neártico, neotropical, etiope, oriental y australiano. Cada reino ha mantenido sus características biológicas propias debido a que está separado de los demás por cordilleras, desiertos, océanos u otras barreras. En la actualidad, las actividades humanas están contribuyendo a una homogeneización de los reinos biogeográficos.

Ecosistemas y biosfera

37.1 Flujo de energía a través de las comunidades

El flujo de energía en un ecosistema ocurre linealmente, de energía solar a productor, luego a consumidor y después a desintegrador. Las pirámides ecológicas expresan la reducción progresiva en número de organismos, biomasa y energía en niveles tróficos sucesivamente más altos. La pirámide de energía explica la amplificación biológica, que es el proceso por el que las sustancias tóxicas se acumulan en concentraciones cada vez mayores en los niveles tróficos progresivamente más altos. La productividad primaria bruta de un ecosistema es la tasa a la que la energía capturada en la fotosíntesis se acumula como biomasa. La productividad primaria neta es la energía que queda (como biomasa) después de la respiración celular de las plantas.

• Los niveles tróficos describen las relaciones de alimentación en los ecosistemas. Los autótrofos son los productores y constituyen el nivel trófico más bajo. Los herbívoros ocupan el segundo nivel en calidad de consumidores primarios. Los carnívoros se comportan como consumidores secundarios cuando se alimentan de herbívoros y como consumidores terciarios o de un nivel más alto cuando comen otros carnívoros.

• Las relaciones de alimentación en las que cada nivel trófico está representado por un organismo se llaman cadenas alimentarias. Los comedores de detritos y los descomponedores, que digieren los cadáveres y los desechos, utilizan y liberan la energía almacenada en estas sustancias y ponen en libertad nutrimentos que son aprovechados de nuevo.

• En general, sólo alrededor de 10% de la energía capturada por los organismos de un nivel trófico se convierte en el cuerpo de los organismos del nivel más alto siguiente. Cuanto más elevado es un nivel trófico, menos energía está disponible para su sostenimiento. En consecuencia, las plantas son más abundantes que los herbívoros y éstos son más comunes que los carnívoros.

37.2 Desplazamiento de los nutrimentos dentro de los ecosistemas

Los ciclos biogeoquímicos consisten en la circulación de la materia desde el ambiente abiótico hacia los organismos y de regreso al ambiente, donde nuevamente queda a disposición de los productores.

• Ciclo del carbono. Las reservas de carbono comprenden océanos, atmósfera y combustibles fósiles. El carbono ingresa en plantas, algas y cianobacterias como CO2, el cual es incorporado en moléculas orgánicas por la fotosíntesis. Respiración celular, combustión e intemperismo devuelven CO2 a la atmósfera, dejándolo disponible para los productores nuevamente.

• Ciclo del oxígeno. El CO2 y H2O son utilizados por las plantas para realizar la fotosíntesis, con la consecuente liberación de O2 que es aprovechado por los animales en el proceso de respiración, el cual invierte el intercambio gaseoso. Este ciclo permite la constante renovación del oxígeno en la atmósfera (donde constituye el 21%). El oxígeno es utilizado también en la descomposición de la materia orgánica y en la oxidación de metales y minerales del suelo.

• Ciclo del nitrógeno. La reserva principal de nitrógeno es la atmósfera (donde comprende el 78%). Las bacterias y los procedimientos industriales humanos convierten el nitrógeno gaseoso en amoniaco (fijación) y posteriormente en nitrato, que las plantas pueden utilizar (nitrificación). El nitrógeno, en forma de proteínas, clorofila y otros compuestos nitrogenados vegetales, pasa de los productores a los consumidores (asimilación).El nitrógeno orgánico es devuelto al medio por excreción (amonificación). En virtud de las actividades de los comedores de detritos y los descomponedores, se convierte el nitrato en nitrógeno gaseoso (desnitrificación).

• Ciclo del fósforo. La reserva de fósforo está en las rocas, en forma de fosfato inorgánico, que se libera por erosión de la roca o se disuelve en el agua de lluvia. Los organismos fotosintéticos absorben del suelo el fosfato, para sintetizar compuestos como ácidos nucleicos y fosfolípidos; los animales obtienen del alimento el fósforo que necesitan. Parte del fosfato se excreta; los descomponedores devuelven el resto al suelo y al agua. El fósforo puede salir de los ciclos biológicos durante millones de años cuando es arrastrado a los océanos, donde se deposita en los sedimentos marinos. Los seres humanos extraen la roca rica en fosfato para producir fertilizantes.

• Ciclo del agua. La reserva principal de agua son los océanos. La energía solar evapora el agua, que regresa a la superficie terrestre en forma de precipitación. El agua entra en los lagos y depósitos subterráneos y fluye en los ríos, que corren hacia los océanos. Las plantas y animales absorben agua directamente, y de allí transita por las redes alimentarias. Una pequeña cantidad se combina con CO2 durante la fotosíntesis para formar moléculas de alta energía. Las cavernas y capas de roca porosa subterráneas en que se almacena el agua subsuperficial se denominan acuíferos. El movimiento del agua superficial desde tierra al océano es el escurrimiento o drenaje.

37.3 Factores que influyen en el clima y la vida

El ambiente planetario único de la Tierra hace posible la vida. La luz del sol es la principal (y casi única) fuente de energía disponible para la biosfera. De la energía solar que llega a la Tierra, 30% se refleja de inmediato al espacio como radiación infrarroja (calor), y el resto es absorbido por la atmósfera y la superficie terrestre.

La inclinación de la Tierra sobre su eje de rotación concentra la energía solar en el ecuador y la diluye en los polos. Por tanto, los trópicos son más cálidos que las regiones templadas y polares. La transferencia de calor atmosférico del ecuador a los polos produce movimiento de aire caliente hacia los polos y de aire frío hacia el ecuador (efecto Coriolis), moderando de este modo el clima global.

Los dos ecosistemas terrestres más productivos son humedales (pantanos y marjales) y pluvisilvas (bosques lluviosos tropicales). Los dos ecosistemas terrestres menos productivos son tundra y desierto.

Para que haya vida en la Tierra se necesitan nutrimentos, energía, agua líquida y temperatura razonable. Las diferencias en cuanto a la forma y abundancia de los seres vivos en diversas partes del planeta son atribuibles en buena parte a diferencias en la influencia recíproca de estos cuatro factores.

Los diversos ecosistemas de la Tierra

38.1 Biomas: Distribución de la vida en la Tierra

Un bioma es una región terrestre grande relativamente bien diferenciada con clima, suelo, vegetación y fauna característicos. Dada su gran extensión, un bioma comprende varios ecosistemas interactuantes. Temperatura y precipitación son factores abióticos de importancia que influyen en la distribución de los biomas.

• Los biomas terrestres incluyen tundra (planicie fría y septentrional), taiga (bosque perenne boreal), desierto (zona árida), pradera (pastizal tropical con árboles dispersos), bosque caducifolio (selva templada con un denso dosel de copas de hoja ancha), bosque húmedo tropical (pluvisilvas).

• Los biomas acuáticos pueden de agua dulce o salada. Se encontrarían estuarios en lugares donde limitan biomas de agua dulce con biomas marinos. Aproximadamente tres cuartas partes de la superficie terrestre están cubiertas por biomas acuáticos, y en su gran mayoría se trata de comunidades marinas.

38.2 Principales biomas terrestres

• La tundra, el bioma más septentrional, es un desierto helado que se caracteriza por una delgada capa congelada de subsuelo (permafrost), que impide el crecimiento de árboles, los arbustos, adaptados al frío extremo, alcanzan poca altura, y la temporada de crecimiento es breve. La tundra se encuentra en las cumbres montañosas y en el Ártico.

• La taiga, o bosque boreal, bajo la tundra, es dominada por coníferas adaptadas a inviernos fríos (con pequeñas agujas cerosas que conservan el agua y así llevan a cabo la fotosíntesis todo el año), temporada de crecimiento breve y suelo ácido pobre en minerales. Cubre gran parte del norte de Estados Unidos, Canadá y Eurasia septentrional.

• Los bosques lluviosos templados, como el que se encuentra en la costa norte del Pacífico de Norteamérica, recibe considerable precipitación y es dominado por coníferas grandes y algunos árboles de hoja perenne.

• En los bosques caducifolios templados la precipitación es relativamente abundante y los suelos son ricos en materia orgánica. Estos bosques predominantes en la mitad oriental de Estados Unidos, Europa occidental y Asia oriental, son dominados por árboles de hoja ancha que pierden las hojas sus hojas en invierno para conservar la humedad.

• Los pastizales templados, concentrados en el centro de los continentes, tienen una cubierta continua de pasto y típicamente poseen un profundo suelo rico en minerales. La precipitación es moderada pero incierta y, en buena parte, han sido convertidos en terrenos agrícolas.

• El chaparral, con proximidad a los litorales, se caracteriza por matorrales de arbustos y árboles de hoja pequeña y clima con invierno húmedo y benigno y verano seco.

• Los desiertos están situados en zonas templadas (desiertos fríos) y subtropicales o tropicales (desiertos cálidos) con baja precipitación. En su mayoría, se ubican entre los 20 y 30° de latitud Norte y Sur, y en las sombras orográficas de las cordilleras. En los desiertos las plantas están muy separadas unas de otras y tienen adaptaciones especializadas que les permiten conservar el agua. Los animales tienden a ser pequeños y nocturnos, también adaptados a la sequía.

• Los pastizales tropicales, llamados sabanas, tienen árboles ampliamente dispersos en extensiones de pastos. Se encuentran en regiones tropicales con precipitación escasa o estacional. La sabana africana es un extenso pastizal con pronunciadas estaciones secas y lluviosas; es el hogar de las manadas de grandes mamíferos más variadas y extensas del planeta.

• Los bosques lluviosos tropicales o pluvisilvas, situados cerca del ecuador, se caracterizan por tener suelo pobre en minerales y alta precipitación uniformemente distribuida por año; predominan enormes árboles de hoja ancha perenne. Las pluvisilvas tienen clima caluroso y húmedo, gran diversidad de especies y elevada productividad. La mayor parte de los nutrimentos están inmovilizados en la vegetación y casi toda la vida animal es arbórea. Las selvas tropicales, donde habitan al menos 50% de todas las especies, están siendo taladas rápidamente con fines agrícolas, pese a que el suelo es sumamente pobre.

38.3 Distribución de la vida en aguas continentales

En los ecosistemas acuáticos, los factores limitantes de la distribución y abundancia de seres vivos comprenden salinidad, concentración de oxígeno disuelto y disponibilidad de luz para la fotosíntesis. Se encuentran nutrimentos en los sedimentos del fondo, los cuales han sido arrastrados de terrenos circundantes y concentrados cerca de la ribera y en aguas profundas.

• Las formas de vida acuáticas se dividen en plancton (en flotación libre), necton (nadador activo) y bentos (morador del fondo).

• El fitoplancton está formado por algas y cianobacterias fotosintéticas y constituye la base de la red alimentaria en la mayor parte de las comunidades acuáticas.

• El zooplancton consiste en organismos no fotosintéticos entre los que se incluyen protozoos, crustáceos diminutos y las fases larvarias de muchos animales.

Entre los ecosistemas de agua dulce se incluyen cuatro tipos: (1) Los de agua corriente o lóticos (ríos y arroyos) tienen escaso fitoplancton y dependen de detritos procedentes de tierra para obtener gran parte de su energía; los tipos de organismos presentes varían mucho, dependiendo principalmente de la corriente, más rápida en las fuentes que río abajo. (2) Los ecosistemas de agua estacionaria o lénticos (lagos y estanques) se dividen en tres zonas con base en la profundidad del agua, y en dos categorías basándose en la relación de turbidez y contenido nutrimentos.

• La zona litoral, cercana a la ribera, es rica en energía y nutrimentos, y sostiene una comunidad muy variada con vegetación emergente y abundantes algas. La zona limnética es la región de agua abierta donde se puede llevar a cabo la fotosíntesis, se extiende hasta el sitio donde el fondo es alcanzado por la luz solar. La zona profunda son las aguas situadas a mayor profundidad, donde la luz es insuficiente para la fotosíntesis y la comunidad está dominada por organismos heterótrofos (bacterias desintegradoras).

• Los lagos oligotróficos son transparentes y pobres en nutrimentos y las comunidades que sostienen son escasas. Los lagos eutróficos son ricos en nutrimentos y proporcionan sustento a densas comunidades. Durante la sucesión a terreno seco, los lagos tienden a pasar de una condición oligotrófica a una eutrófica.

(3) Los humedales de agua dulce, zonas bastante productivas y transicionales entre ecosistemas acuáticos y terrestres, están cubiertos por aguas someras cuando menos parte del año, tienen suelos y vegetación característicos. (4) Un estuario es un cuerpo costero de agua rodeado en parte por tierra, con acceso al océano y un gran suministro de agua dulce de ríos; son muy productivos, debido a que reciben una gran entrada de nutrimentos de la tierra adyacente. Una de las funciones principales de los estuarios es la de actuar como criaderos para las fases juveniles de muchos organismos acuáticos.

38.4 Distribución de la vida en aguas oceánicas

La vida en las aguas oceánicas se distribuye en dos categorías: pelágica (los que reciben luz solar) y bentónica (los que viven en el fondo). Los productores son plantas acuáticas y protistas fotosintetizadores (fitoplancton). Los arrecifes de coral existen en mares cálidos y poco profundos. Los arrecifes de carbonato de calcio constituyen un hábitat complejo que sostiene el ecosistema submarino más variado. La mayor parte de la vida habita en aguas poco profundas y se concentra en cuatro ambientes marinos importantes.

• Cerca de los continentes se encuentra la zona mesolitoral, o entre mareas. Es la franja productiva de costa entre las líneas de marea baja y marea alta. Los organismos presentan adaptaciones que les permiten resistir la acción del oleaje y las situaciones extremas de quedar cubiertos por agua con la marea alta y quedar expuestos al aire con la marea baja.

• El ambiente bentónico, o zonas de surgencia, es el piso oceánico. Los arrecifes coralinos son comunidades bentónicas de especial importancia porque albergan elevada diversidad de especies.

• Las aguas costeras, que comprenden la zona intermareas y la zona costera cercana, comprenden la provincia nerítica. Es la región de mar abierto que va de la línea de costa a la línea con profundidad de 200 m. Todos los organismos flotan libremente o nadan. La base de la red trófica está en la zona fótica, donde la luz sostiene el fitoplancton.

• La provincia oceánica es aquella parte del océano abierto con profundidad mayor de 200 m. El ambiente, uniforme, es de oscuridad, baja temperatura y alta presión. Sus habitantes animales son depredadores o consumidores de carroña que subsisten a base de detritos que llegan ahí desde otras zonas del océano (nieve marina). En la zona afótica, más abajo, los seres vivos se sostienen de nutrimentos que caen de la zona fótica.

38.5 La vida en las fosas abisales del fondo oceánico

La luz solar no penetra en el océano más allá de los 500 o 600 m de profundidad; por debajo de este nivel, la oscuridad es completa. La presión es muy alta, aumentando una atmósfera cada 10 metros. Se han identificado organismos que viven entre los 2.000 y 11.000 m de profundidad. El medio abisal cobija los llamados "fósiles vivientes" (como el molusco Neopilina, cuyos congéneres se extinguieron en su mayoría en la era paleozoica). Debido a la ausencia de corrientes, los peces no presentan forma hidrodinámica, sino exuberante y hasta monstruosa; algunos presentan bioluminiscencia (propiedad de emitir luz mediante reacción química de enzimas y otras sustancias en el organismo).

Un elemento propio del medio abisal es el constituido por fuentes hidrotermales, situadas cerca de las grandes líneas de rotura de las placas oceánicas, las dorsales oceánicas. Se trata de fuentes de aguas sulfuradas muy calientes (hasta 350 ºC) que calientan el agua ambiental hasta unos 23 ºC. En este ecosistema el primer nivel trófico lo conforman las bacterias quimiosintéticas que utilizan el sulfuro de hidrógeno. Muchos científicos piensan que la vida podría haber surgido en estos lugares, descubiertos en la década de 1970.

Efectos de la actividad humana en el ambiente

39.1 Extinción de las especies

La diversidad biológica o biodiversidad, que es la variedad de organismos y de ecosistemas en que éstos viven, incluye el número de especies distintas (diversidad de especies), la variedad genética (diversidad genética), y la variedad de interacciónes dentro de ecosistemas (diversidad de ecosistemas).

• La extinción, o sea la desaparición de una especie, ocurre cuando muere el último individuo de esa especie. Una especie cuya población es drásticamente reducida hasta el grado de que su supervivencia está en riesgo es una especie en peligro de extinción. Cuando la extinción es menos inminente pero las poblaciones son muy bajas, se dice que la especie está amenazada de extinción.

• La biología de conservación, el estudio y la protección de la diversidad biológica. Los esfuerzos por preservar la diversidad biológica en el medio silvestre se conocen como conservación in situ. La conservación ex situ se realiza en entornos controlados por el ser humano (reproducción en cautiverio).

Entre las actividades humanas que contribuyen a la reducción en la diversidad biológica se incluyen pérdida y perturbación del hábitat, contaminación, introducción de especies importadas (contaminación biótica), control de plagas y depredadores, cacería, y captura comercial. De estos factores, la pérdida de hábitat es el más significativo. La creación de parques naturales, bosques y áreas similares reducirían el número de especies perdidas para siempre.

39.2 Pérdida de la cubierta forestal

Los bosques aportan muchos beneficios ecológicos, incluyendo aporte indispensable de oxígeno atmosférico, protección de cuencas hidrológicas, prevención de la erosión del suelo, moderación del clima y hábitat de vida silvestre. El mayor problema que enfrentan los bosques actualmente es la deforestación, la pérdida temporal o permanente de los bosques con diversos fines.

En los trópicos, los bosques son destruidos: (1) por colonizadores para disponer de tierras agrícolas temporalmente, (2) para obtener madera, particularmente en países subdesarrollados, (3) a fin de abrir espacios a la ganadería, y (4) para obtener leña como combustible.

La desforestación extensa de determinados bosques boreales comenzó a finales de 1980 y principios de 1990 para la obtención de madera y fibra de madera industriales. Actualmente, las Naciones Unidas han recomendado que cada nación preserve al menos un 12% de sus ecosistemas representativos.

39.3 El calentamiento global

El calentamiento global consiste en un aumento de la temperatura de la Tierra debido al uso de combustibles fósiles y a otros procesos industriales que llevan a una acumulación de gases invernadero en la atmósfera. El calentamiento global puede causar ascenso en el nivel del mar, cambios en los patrones de precipitación, extinción de muchas especies, y problemas en la agricultura. Podría provocar el desplazamiento de millones de personas.

• El dióxido de carbono y otros gases causan el efecto de invernadero. Este problema está causando preocupación acerca de un calentamiento global que puede ocurrir durante el siglo XXI.

• Los combustibles fósiles producen contaminantes, especialmente CO2, y óxido nitroso y ozono superficial. Otros gases de invernadero son metano y clorofluorocarbonados (CFC, compuestos de flúor).

• Los retos del calentamiento global pueden afrontarse con prevención (detener la contaminación del aire por gases de invernadero), aminoración (reducir el ritmo de calentamiento global), adaptación (hacer ajustes para vivir con el calentamiento global) o alguna combinación de ellos.

39.4 La lluvia ácida

Los procedimientos industriales humanos emiten sustancias tóxicas y producen más nutrimentos de los que la naturaleza puede procesar con eficiencia. En virtud del consumo masivo de combustibles fósiles, se ha incrementado el flujo de energía y trastornado los ciclos naturales del carbono, el azufre y el nitrógeno, lo que ha dado origen a la lluvia ácida.

La lluvia ácida presenta un pH del agua inferior a 5,65. La mayor parte de las sustancias acidificantes vertidas al aire son dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno. Una gran parte del dióxido de azufre es oxidado por el vapor de agua atmosférica y se transforma en ácido sulfúrico, que cae diluido en la lluvia. Ciertos suelos y ecosistemas acuáticos de agua dulce son más susceptibles que otros a la acidificación; los daños pueden ser directamente a las plantas, que pueden sufrir abrasión (las hojas se amarillean).

39.5 Agotamiento de la capa de ozono

La capa de ozono (O3) de la estratosfera ayuda a proteger la Tierra de la perjudicial radiación ultravioleta procedente del sol. La cantidad total de ozono en la estratosfera está declinando lentamente y se producen grandes agujeros en la capa de ozono sobre la Antártica y el Ártico cada año.

• La capa de ozono es atacada por CFC y compuestos clorados y bromados, usados como refrigerantes y como propelentes en aerosoles. Al ser liberados en la atmósfera, estos productos químicos ascienden y se descomponen por acción de la luz solar, liberando átomos de cloro que reaccionan fuertemente con las moléculas de ozono.

• Los CFC alcanzaron su concentración máxima en la atmósfera inferior en 1996, y lo alcanzarán en la estratosfera algunos años después. La mejora en la concentración de ozono debida al Protocolo de Montreal (Copenhague, 1992) probablemente no será medible antes del año 2010.

39.6 Recursos naturales y contaminación

Cualquier forma de materia o energía que existe de modo natural y que puede ser utilizada por el ser humano es un recurso natural. Los recursos naturales se clasifican en renovables y no renovables.

• Los recursos renovables pueden ser inagotables (como la energía solar, la eólica, o la energía de las mareas), o bien su disponibilidad depende del grado de utilización (suelo agrícola, recursos hidráulicos continentales, flora, fauna, recursos madereros).

• Los recursos no renovables no se pueden reponer por medios naturales, pero muchos de ellos se pueden reciclar. Pertenecen a esta categoría los recursos mineros, los combustibles fósiles (carbón mineral, petróleo), o los combustibles nucleares (como el uranio).

El uso de los recursos naturales sugiere que a medida que su demanda aumenta, disminuye su oferta. La demanda de algunos recursos puede reducirse con la sustitución por otros, el reciclaje y la ayuda de la tecnología. Existe la tendencia a utilizar los recursos naturales tan rápido que se sobrepasa la capacidad que tiene el ambiente para reponerlos, producto de esto, se contaminan el suelo, el agua y el aire. La contaminación afecta a la salud del hombre, la calidad de vida o el funcionamiento natural de los ecosistemas.

• La contaminación del aire se produce por partículas y gases, como dióxido de carbono y óxidos de nitrógeno, por emisiones industriales, incineradoras, motores de combustión interna y otras fuentes

• La contaminación del agua es causada por sustancias residuos domésticos, urbanos, sedimentos, calor y sustancias radioactivas.

• La contaminación del suelo es causada por los desechos sólidos urbanos, plaguicidas, fertilizantes, que no se descomponen naturalmente.

Referencias

De entre las varias fuentes de información consultadas para la elaboración de este recopilatorio, cito a enciclopedias como Encarta, Santillana, y autores como Solomon, Berg, Martin, Fajardo, Torres, Biggs, Kapicka, Lundgren, y, de manera especial, a Audesirk y Byers. Sin el aporte investigativo de sus textos no hubiese sido posible realizar esta labor. ¡Para todos ellos mi perpetua gratitud!

Autor:

Allan Alvarado Aguayo, MSc