El Concepto de Ecosistema En esta leccin, vamos a aprender las respuestas a las siguientes preguntas: Qu es un ecosistema, y cmo podemos estudiarlo? Es la Tierra un sistema abierto o cerrado con respecto a la energa y los elementos? Cmo se define "ciclos biogeoqumicos", y la forma en que son importantes para los ecosistemas? Cules son los controles ms importantes en funcin de los ecosistemas? Cules son los principales factores responsables de las diferencias entre los ecosistemas? Introduccin - Qu es un Ecosistema? Un ecosistema est formado por la comunidad biolgica que se produce en un entorno local, y los factores fsicos y qumicos que conforman su medio no viviente o abitico. Hay muchos ejemplos de los ecosistemas-un estanque, un bosque, un estuario, pastizales. Los lmites no son fijos, en cualquier forma objetiva, aunque a veces parezca obvio, como ocurre con la orilla de un pequeo estanque. Por lo general, los lmites de un ecosistema se eligen por razones prcticas que tienen que ver con los objetivos del estudio en particular. El estudio de los ecosistemas, principalmente consiste en el estudio de determinados procesos que vinculan a los componentes vivos, o biticos, con los componentes no vivos o abiticos,. Transformaciones de la energa y los ciclos biogeoqumicos son los principales procesos que componen el campo de la ecologa del ecosistema. La ecologa en general, se define como las interacciones de los organismos entre s y con el medio ambiente en el que ocurren. Podemos estudiar la ecologa a nivel del individuo, la poblacin, la comunidad y el ecosistema. Los estudios de individuales se preocupan sobre todo acerca de la fisiologa, reproduccin, el desarrollo o el comportamiento, y los estudios de las poblaciones por lo general se centran en las necesidades de hbitat y de recursos de las distintas especies, sus comportamientos de grupo, el crecimiento demogrfico, y lo que limita su abundancia o la causa de extincin. Los estudios de las comunidades examinan cmo las poblaciones de muchas especies interactan entre s, como los depredadores y sus presas, o de los competidores que comparten necesidades comunes o recursos. En la ecologa de ecosistemas se pone todo esto junto y, en la medida de nuestras posibilidades, tratamos de entender cmo funciona el sistema en su conjunto. Esto

significa que, en lugar de preocuparse, principalmente sobre las especies particulares, tratamos de centrarnos en los principales aspectos funcionales del sistema. Estos aspectos funcionales incluyen cosas tales como la cantidad de energa que es producida por la fotosntesis, como la energa o el flujo de materiales a lo largo de los muchos pasos en la cadena alimenticia, o lo que controla la velocidad de descomposicin de los materiales o la velocidad a la que los nutrientes se reciclan en el sistema. Componentes de un ecosistema Usted ya est familiarizado con las partes de un ecosistema. A partir de este curso y del conocimiento general, usted tiene una comprensin bsica de la diversidad de plantas y animales, y cmo las plantas y los animales y los microbios obtienen el agua, los nutrientes y los alimentos. Podemos aclarar las partes de un ecosistema, mediante su inclusin en los epgrafes "abiticos" y "bitico". En general, este conjunto de factores

ambientales es importante en casi todas partes, en todos los ecosistemas. Por lo general, las comunidades biolgicas son los "grupos funcionales" que se muestran arriba. Un grupo funcional es una categora biolgica compuesta de organismos que realizan principalmente el mismo tipo de funcin en el sistema, por ejemplo, todas las plantas fotosintticas o productores primarios formar un grupo funcional. La membresa en el grupo funcional no depende en gran medida de que los jugadores reales (especie) resultan ser, slo en lo que funcin que desempean en el ecosistema. Procesos de los ecosistemas La imagen con las plantas, cebras, leones, y as sucesivamente ilustra las dos principales ideas acerca de cmo funcionan los ecosistemas: los ecosistemas tienen los flujos de energa y materiales de los ecosistemas del ciclo. Estos dos procesos estn relacionados, pero no son exactamente lo mismo.

La energa que entra en el sistema biolgico como energa de la luz, o fotones, se transforma en energa qumica en las molculas orgnicas mediante procesos celulares, incluyendo la fotosntesis y la respiracin, y en ltima instancia se convierte en energa trmica. Esta energa se disipa, lo que significa que se pierde en el sistema en forma de calor, una vez que se pierde no puede ser reciclado. Sin la entrada continua de la energa solar, los sistemas biolgicos rpidamente se cerrarian. As pues, la tierra es un sistema abierto con respecto a la energa. Los elementos tales como carbono, nitrgeno, fsforo ingresan en los organismos vivos en una variedad de maneras. Las plantas obtienen los elementos de la atmsfera circundante, agua o suelos. Los animales tambin pueden obtener directamente los elementos del medio fsico, pero por lo general obtienen principalmente como consecuencia del consumo de otros organismos. Estos materiales son transformados bioqumicamente dentro de los cuerpos de los organismos, pero tarde o temprano, debido a la excrecin o la descomposicin, se les devuelve a un estado inorgnico. A menudo, las bacterias completan este proceso, a travs del proceso llamado descomposicin o mineralizacin. Durante la descomposicin de estos materiales no son destruidos o perdidos, de modo que la tierra es un sistema cerrado con respecto a los elementos (con la excepcin de un meteorito entra en el sistema). Los elementos se alternan sin cesar entre sus estados biticos y abiticos en los ecosistemas. Esos elementos cuya oferta tiende a limitar la actividad biolgica se llaman nutrientes. La Transformacin de la Energa

Las transformaciones de la energa en un ecosistema, empieza primero con la entrada de la energa del sol. La energa del sol es capturada por el proceso de fotosntesis. El dixido de carbono se combina con hidrgeno (derivado de la escisin de las molculas de agua) para producir carbohidratos. La energa se almacena en los enlaces de alta energa de trifosfato de adenosina o ATP. Prcticamente toda la energa disponible para los organismos se origina en las plantas. Debido a que es el primer paso en la produccin de energa para los seres vivos, se llama produccin primaria. Los animales herbvoros obtienen su energa consumiendo plantas o productos vegetales, los animales carnvoros comen herbvoros y los detritvoros consumen los excrementos y cadveres de todos nosotros. La figura muestra una cadena de comida sencilla, en la que la energa del sol, capturada por fotosntesis de las plantas, fluye de nivel trfico en nivel trfico a travs de la cadena alimentaria. Un nivel trfico est compuesto de organismos que se ganan la vida de la misma manera, es decir que son todos los productores primarios (plantas), consumidores primarios (herbvoros) o consumidores secundarios (carnvoros). Los productos de tejido muerto y los residuos se producen en todos los niveles. Los carroeros, detritvoros y descomponedores en conjunto representan el uso de todos esos "residuos" - los consumidores de hojas cadas pueden ser de otros animales, como los cuervos y los escarabajos, pero en ltima instancia, son los microbios que terminar el trabajo de descomposicin. No es sorprendente que la cantidad de la produccin primaria vara mucho de un lugar a otro, debido a diferencias en la cantidad de radiacin solar y la disponibilidad de nutrientes y agua. La transferencia de energa a travs de la cadena alimentaria ineficiente. Esto significa que menos energa se encuentra disponible en el nivel herbvoro que a nivel del productor primario, menos an a nivel carnvoro, y as sucesivamente. El resultado es una pirmide de energa, con importantes implicaciones para la comprensin de la cantidad de vida que puede ser apoyado. es

Por lo general, cuando pensamos en las cadenas alimentarias que visualizamos las plantas verdes, herbvoros, y as sucesivamente. Las plantas vivas se consumen directamente. En muchas circunstancias el aporte de energa principal no es las plantas verdes, pero la materia orgnica muerta. Estos se denominan cadenas detritos de alimentos. Los ejemplos incluyen el suelo del bosque o una corriente de bosques en una

zona boscosa, una marisma, y lo ms obvio, el fondo del mar en zonas muy profundas en las que se extingue toda la luz solar de 1.000 metros sobre el. Por ltimo, aunque hemos estado hablando de las cadenas alimentarias, en realidad, la organizacin de los sistemas biolgicos es mucho ms complicado de lo que puede ser representado por una simple "cadena". Existen muchos vnculos de alimentos y las cadenas en un ecosistema, y nos referimos a todos estos vnculos como una red alimentaria. Las redes alimentarias pueden ser muy complicadas, donde parece que "todo est conectado con todo lo dems", y es importante entender cules son los vnculos ms importantes en cualquier red de alimentos en particular. Biogeoqumica Cmo podemos estudiar cul de estos vnculos en una red alimentaria son ms importantes? Una manera obvia es estudiar el flujo de energa o el ciclo de elementos. Por ejemplo, el ciclo de los elementos est controlado en parte por los organismos, que almacenan o transforman elementos, y en parte por la qumica y la geologa del mundo natural. La Biogeoqumica se define como el estudio de cmo la vida influencia los sistemas, y son controlados por, la geologa y la qumica de la tierra. As, la biogeoqumica abarca muchos aspectos del mundo abitico y bitico que en que vivimos. Hay varios principios bsicos y herramientas que se utilizan para estudiar los sistemas terrestres. La mayora de los principales problemas ambientales que enfrentamos en nuestro mundo se puede analizar utilizando los principios biogeoqumicos y herramientas. Estos problemas incluyen el calentamiento global, lluvia cida, la contaminacin ambiental, y el aumento de gases de efecto invernadero. Los principios y las herramientas que usamos se puede dividir en 3 componentes principales: ndices de los elementos, balance de masa, y el ciclo de los elementos. 1. Indices de elementos Un organismo slo puede cambiar un poco la cantidad de estos elementos en sus tejidos para que puedan permanecer en buen estado de salud. Una vez que conocemos estas relaciones, podemos compararlos con los indices que se miden en una muestra de algas para determinar si las algas carecen de uno de estos nutrientes limitantes. Balance de Masa Utilizando un enfoque de balance de masa se puede determinar si el sistema est cambiando y lo rpido que est cambiando. La ecuacin es: VARIACIN NETA = ENTRADA + SALIDA + CAMBIO INTERNO

2.

3.

Ciclo de los Elementos El ciclo de un elemento describe dnde y cuan rapido los elementos se mueven en un sistema. Hay dos clases generales de los sistemas que podemos analizar, como se mencion anteriormente: los sistemas cerrados y abiertos. Un sistema cerrado se refiere a un sistema en el que las entradas y salidas son insignificantes en comparacin con los cambios internos. Ejemplos de tales sistemas incluyen una botella, o nuestro planeta entero. En un sistema abierto hay entradas y salidas, as como el ciclo interno. As podemos describir las tasas de movimiento y las vas, tal como lo hicimos para el sistema cerrado, pero tambin podemos definir un nuevo concepto llamado el tiempo de residencia. El tiempo de residencia indica el tiempo en promedio que un elemento permanece dentro del sistema antes de salir del sistema. Los controles sobre la funcin del ecosistema Hay dos teoras dominantes sobre el control de los ecosistemas. El primero, llamado control de abajo hacia arriba, afirma que es el suministro de nutrientes a los productores primarios el que controla en ltima instancia cmo funcionan los ecosistemas. Si el suministro de nutrientes se incrementa, el consiguiente aumento en la produccin de los auttrofos se propaga a travs de la red alimentaria y todos los otros niveles trficos responder a la mayor disponibilidad de alimentos (energa y materiales har un ciclo ms rpido). La segunda teora, llamada control de arriba abajo, afirma que la depredacin y el pastoreo de los niveles trficos superiores en los niveles trficos ms bajos en ltima instancia controla la funcin del ecosistema. Por ejemplo, si usted tiene un aumento de los depredadores, el aumento se traducir en un menor nmero de herbvoros, y que la disminucin de los herbvoros se traducir a su vez en mayor nmero de productores primarios, ya que menos de ellos estn siendo comidos por los herbvoros. Por lo tanto el control de la poblacin y de la productividad general "deja caer" de los niveles ms altos de la cadena alimentaria a los niveles trficos inferiores. La respuesta se encuentra en algn punto intermedio. As nos encontramos con que estos dos controles estn operando en cualquier sistema en cualquier momento, y debemos entender la importancia relativa de cada control con el fin de ayudarnos a predecir cmo se comportar un ecosistema o cambiar bajo diferentes circunstancias, como por ejemplo en la cara de un clima cambiante.

La geografa de los ecosistemas Hay muchos diferentes ecosistemas: bosques tropicales y la tundra, los arrecifes de coral y lagunas, praderas y desiertos. Las diferencias climticas de un lugar a otro determinan en gran medida los tipos de ecosistemas que vemos. Cmo los ecosistemas terrestres aparecen est influenciado principalmente por la vegetacin dominante. La palabra "bioma" se utiliza para tipo de vegetacin importante, como tropical, praderas, la tundra, etc, que sobre una gran rea geogrfica. utiliza para los sistemas acuticos, tales como estanques o los arrecifes de coral. se refiere a una categora de vegetacin que es dominante en una escala geogrfica muy grande, y por lo tanto es algo ms amplio que el de un ecosistema. describir un la selva se extiende Nunca se

Siempre

Los patrones de temperatura y precipitacin para cada regin son diferentes. Cada lugar en la tierra recibe el mismo nmero total de horas de sol cada ao, pero no la misma cantidad de calor. Los rayos solares caen directamente en las latitudes bajas, pero oblicuamente las latitudes altas. Esta distribucin desigual de calor establece no slo las diferencias de temperatura, sino el viento y las corrientes ocenicas globales que a su vez tienen mucho que ver con que las precipitaciones. Agreguemos los efectos de enfriamiento, de la elevacin y los efectos de las masas de tierra de temperaturas y precipitaciones, y tenemos un patrn complicado global del clima. Una vista esquemtica de la tierra muestra que, aunque es complicado el clima , muchos aspectos son predecibles. Alta energa solar golpeando cerca del ecuador, asegura altas temperaturas casi constantes y altas tasas de evaporacin y transpiracin de las plantas. El aire caliente asciende, se enfra y se despoja de su humedad, creando las condiciones para un bosque tropical lluvioso. Cada lugar tiene un grfico de precipitacin-temperatura que es tpico de una regin ms amplia. Podemos recurrir a fisiologa de las plantas para saber que ciertas plantas son caractersticos de ciertos climas, creando la apariencia de la vegetacin que llamamos

biomas. Tenga en cuenta lo bien que la distribucin de las parcelas de biomas se representa sobre la distribucin de los climas. Tenga en cuenta tambin que algunos climas son imposibles, al menos en nuestro planeta. La alta precipitacin no es posible a bajas temperaturas - no hay suficiente energa solar para alimentar el ciclo del agua, y la mayor parte del agua est congelada y por lo tanto biolgicamente disponible durante

todo el ao. La alta tundra es tan desierto como es el Sahara. Resumen Los ecosistemas estn formados por componentes abiticos (sin vida, del medio ambiente) y biticos, y estos componentes bsicos son importantes para casi todos los tipos de ecosistemas. La Ecologa de Ecosistemas analiza las transformaciones de energa y los ciclos biogeoqumicos de los ecosistemas. La energa es una entrada continua en un ecosistema en forma de energa de la luz, y un poco de energa se pierde con cada transferencia a un nivel trfico ms alto. Los nutrientes, por otro lado, se reciclan dentro de un ecosistema, y su suministro normalmente limita la actividad biolgica. As, "la energa fluye, los elementos tienen ciclos". La energa se mueve a travs de un ecosistema a travs de una red alimentaria, que se compone de las cadenas alimentarias interconectadas. La energa se captura por primera vez por la fotosntesis (produccin primaria). La cantidad de la produccin primaria determina la cantidad de energa disponible para niveles trficos superiores. El estudio de cmo los elementos qumicos tienen un ciclo a travs de un ecosistema se denomina la biogeoqumica. Un ciclo biogeoqumico se puede expresar como un conjunto

de etapas y transferencias, y pueden ser estudiados usando los conceptos de "estequiometra", "balance de masa" y "tiempo de residencia". La funcin del ecosistema es controlado principalmente por dos procesos, los controles "de arriba hacia abajo" y "de abajo hacia arriba". Un bioma es un tipo de vegetacin principal que se extiende sobre un rea grande. La distribucin de los biomas se determinan en gran medida por los patrones de temperatura y precipitacin en la superficie de la Tierra.