El Clima en el Ecosistema

EL CLIMA Y EL ECOSISTEMA 

El clima tiene una gran influencia en la vida de los seres vivos. Los factores climáticos hacen que en la naturaleza existan diferentes ambientes en los cuales se desarrolla la vida vegetal, animal y humana. 

La relación que existe entre los seres vivos y un medio ambiente determinado crea un equilibrio natural entre las distintas especies que lo habitan. Si este se altera, se producen grandes problemas en la naturaleza y en la vida de todos los seres vivos. 

El ser humano puede influir en los ecosistemas, descuidando las especies animales y vegetales, contaminando las aguas, la tierra, el aire. 

El esmog es un ejemplo que permite entender el daño que provoca la emisión de diferentes gases contaminantes, causado por el descuido humano, y que ha alterado fuertemente la salud del hombre. 

Balance hídrico 

El estado inicial (en el instante t) de la cuenca o parte de esta, para efecto del balance hidrico, puede definirse como, la disponibilidad actual de agua en las varias posiciones que esta puede asumir, como por ejemplo: volumen de agua circulando en los ríos, arroyos y canales; volumen de agua almacenado en lagos, naturales y artificiales; en pantanos; humedad del suelo; agua contenida en los tejidos de los seres vivos; todo lo cual puede definirse también como la disponibilidad hídrica de la cuenca. 

Las entradas de agua a la cuenca hidrográfica puede darse de las siguientes formas: 

 Precipitaciones: lluvia; nieve; granizo; condensaciones; 

 Aporte de aguas subterráneas desde cuencas hidrográficas colindantes, en efecto, los límites de los aquiferos subterráneos no siempre coinciden con los límites de los partidores de aguas que separan las cuencas hidrográficas; 

 Transvase de agua desde otras cuencas, estas pueden estar asociadas a: 

 Descargas de centrales hidroeléctricas cuya captación se sitúa en otra cuenca, esta situación es frecuente en zonas con varios valles paralelos, donde se construyen presas en varios de ellos, y se interconectan por medio de canales o túneles, para utilizar el agua en una única central hidroeléctrica; 

 Descarga de aguas servidas de ciudades situadas en la cuenca y cuya captación de agua para uso humano e industrial se encientra fuera de la cuenca, esta situación es cada vez más frecuente, al crecer las ciudades, el agua limpia debe irse a buscar cada vez más lejos, con mucha frecuencia en otras cuencas. Un ejemplo muy significativo de esta situación es la conurbación de San Pablo, en elBrasil; 

Las salidas de agua pueden darse de las siguientes formas: 

 Evapotranspiración: de bosques y áreas cultivadas con o sin riego; 

 Evaporación desde superficies líquidas, como lagos, estanques, pantanos, etc.; 

 Infiltraciones profundas que van a alimentar aquíferos; 

 Derivaciones hacia otras cuencas hidrográficas; 

 Derivaciones para consumo humano y en la industria; 

 Salida de la cuenca, hacia un receptor o hacia el mar. 

El establecimiento del balance hídrico completo de una cuenca hidrográfica es un problema muy complejo, que involucra muchas mediciones de campo. Con frecuencia, para fines prácticos, se suelen separar el balance de las aguas superficiales y el de las aguas subterráneas. 

CICLOS DE NUTRIENTES Y FLUJO DE ENERGIA 

El Ciclo de los Nutrientes 

Los nutrientes son esenciales para la vida de plantas y animales. Ellos forman parte de un ciclo terrestre y otro ciclo oceánico. 

En la tierra los nutrientes son recogidos del suelo por las plantas y regresan al suelo por la descomposición de la materia orgánica muerta. Este es un ciclo cerrado en una escala de tiempo relativamente corta, determinada por el proceso de descomposición y por los tiempos de vida de plantas, animales y seres humanos. En sociedades humanas desarrolladas, el ciclo se rompe sólo por el consumo de nutrientes por las poblaciones de grandes ciudades, las cuales no devuelven los nutrientes a la tierra sino que los desechan en sistemas cloacales. La pérdida de nutrientes que resulta así por causa de la agricultura es compensada por la importación de fertilizantes minerales desde el reservorio de minerales en la geósfera. 

Esta influencia humana introduce un enlace con un ciclo de nutrientes con una escala de tiempo mucho más larga, determinada por la formación de depósitos minerales. Esta situación es similar a la que se discute con respecto al ciclo del carbono más adelante, pero no tiene las mismas consecuencias inmediatas. El aumento de nutrientes disponibles para el ciclo rápido de los nutrientes, del cual dependen los procesos de vida y la agricultura, es muy lento, y gran parte de los minerales introducidos se desvían del ciclo rápido de los nutrientes a través del componente oceánico. 

En el océano la utilización de los nutrientes por las plantas ocurre en la capa superficial donde penetra la luz solar y ocurre la fotosíntesis. La mayor parte de los nutrientes son removidos de esta zona eufótica y transferidos al océano profundo cuando los organismos muertos descienden al fondo oceánico donde salen del ciclo rápido de nutrientes. En las capas más profundas la materia orgánica es remineralizada, es decir, los nutrientes vuelven a disolverse. Por lo tanto el océano no puede soportar ecosistemas altamente productivos excepto en lugares donde los nutrientes son devueltos a la zona eufótica desde capas más profundas en las regiones de afloramientos o surgencias. 

Energía en la Biósfera 

Los procesos vitales de los organismos se efectúan utilizando una o más de las tres fuentes de energía que les ofrece el hábitat: las moléculas inorgánicas, las orgánicas y la energía solar. Las moléculas inorgánicas: son incorporadas por los organismos autótrofos con el fin de realizar transformaciones que los llevarán a obtener moléculas más complejas, utilizadas en compuestos orgánicos como aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos y otros. Las moléculas orgánicas: son las requeridas por organismos heterótrofos o facultativos en sus procesos metabólicos. La energía solar es una energía renovable, fluye en una dirección en los sistemas, se transforma y en la práctica es el motor del importante proceso fotosintético productor de biomasa. 

Ciclo de nutrientes 

Son llamados nutrientes a las moléculas inorgánicas u orgánicas que proporcionan energía o materiales para el crecimiento, desarrollo, mantención temporal y reproducción de los organismos. 

Son ejemplos de estos nutrientes: Dióxido de Carbono, Nitratos, Fosfatos, Hidratos de Carbono, Proteínas, Lípidos, oligoelementos, vitaminas, minerales, agua, compuestos por elementos como son el Carbono, Nitrógeno, Fósforo y otros. Podemos definir su ciclo como: el uso, transformación, movimientos y reutilización de moléculas inorgánicas y orgánicas en el ecosistema. Entre estos ciclos, trataremos en esta oportunidad, el ciclo del agua, Carbono, Nitrógeno y Fósforo. 

Ciclo del Agua 

El agua ocupa el 71% de la superficie terrestre. En su ciclo natural está siempre transportando otros componentes, lleva partículas normalmente en proporciones de alrededor de 200 ppm (partes por millón) y es el disolvente universal. Geodinámicamente el agua es responsable del 85% de la erosión y de la sedimentación. Se encuentra en cantidades diferenciales en los distintos organismos. Así, puede constituir más de un 90 % en hidroides y medusas, un 75 % en embriones de mamíferos, un 65% en los seres humanos adultos un 20 a 40 % en semillas del tipo recalcitrantes y alrededor de un 6 - 15 % en semillas de almacenaje. Todas estas cantidades son variables, en hierbas, cactáceas, arbustos y en árboles maduros existen cantidades variables de agua dependiendo de la especie, lugar y condición. 

El vapor de agua concentrado en la atmósfera al enfriarse, se condensa y precipita sobre la superficie terrestre en forma heterogénea, parte de esta agua será absorbida por las plantas por osmosis e imbibición, por los animales en la ingestión, gran parte percolará hacia los suelos y napas subterráneas, otra parte alimentará a cuencas de aguas dulces y marinas. El agua a partir de todas estas fuentes, vuelve a la atmósfera por evaporación de las superficies, por convección y por evapotranspiración de los organismos. Este ciclo se ha mantenido hasta ahora en forma permanente, con la diferencia de que hace unas 3 a 4 décadas se ha incrementado la existencia de mayores concentraciones de componentes de partículas o compuestos contaminantes como óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, y otros que al mezclarse con el vapor de agua atmosférico dan lugar a ácidos sulfúrico y nítrico que se precipitan posteriormente, formando la llamada lluvia ácida, con efectos desfoliantes para los bosques y otros graves daños a la superficie terrestre y a los ambientes acuáticos. 

Ciclo del CarbonoPor mucho tiempo el ciclo del carbono ha sido casi perfecto, regresaba a la atmósfera casi al mismo ritmo que se extraía y se encontraba en cantidades de 0.029% - 0.03%. actualmente se encuentra en la atmósfera como dióxido de carbono (CO2) en cantidades de 0.035 ppm y en menores cantidades como metano (CH4 +) y monóxido de carnono (CO), gases que tienen una influencia importante en el clima. 

Ciclo del Nitrógeno : 

El mayor constituyente atmosférico es el nitrógeno (N2) con alrededor del 78%, sin embargo, no es un constituyente abundante en el suelo o el agua. A su vez es un importante componente de la estructura de los organismos en moléculas como aminoácidos, ácidos nucleicos, clorofila, hemoglobina y otras, de modo que es un factor limitante para los organismos, al ser escaso en el agua y el suelo. 

Son pocos los organismos que pueden utilizar el N2 atmosférico en forma directa. Ellos son los fijadores de nitrógeno entre los cuales están: 

a) cianobacterias (algas verdeazules) de agua dulce, marinas o del suelo; 

b) bacterias libres del suelo 

c) bacterias asociadas a las raíces de plantas leguminosas 

d) hongos actinomicetes asociados a especies de plantas leñosas. 

Estos organismos tienen la capacidad de captar el N2 desde la atmósfera e integrarlo al suelo en forma de amoníaco, nitratos y nitritos. En relación con el triple enlace existente entre los dos átomos de la molécula de nitrógeno su energía de enlace es de 225 kcal/mol, lo que lo hace muy resistente a la ruptura por lo cual su fijación es un proceso que además demanda energía y tiene lugar en condiciones de aerobiosis. Durante la fijación es reducido a amoniíaco (NH3). Las plantas asimilan el nitrógeno en forma de amoníaco o de nitrato produciendo con ello aminoácidos. Una vez fijado el nitrógeno por las bacterias nitrificantes, estará disponible para las plantas y otros organismos del ecosistema. 

Nitrificación: Proceso mediante el cual el amoní6aco del suelo se transforma en ión nitrato en función de 

Ciclo del Fósforo 

El fósforo aún cuando es un componente abundante en los seres vivos, contrastando con el ciclo del carbón y del nitrógeno, el del fósforo no incluye cantidades consistentes en la atmósfera. Las grandes cantidades se encuentran en depósitos de rocas minerales y en los sedimentos marinos. El fósforo del suelo no se encuentra disponible directamente para las plantas. Forma parte de diversos minerales. 

Al reaccionar y ser transformado en ion ortofosfato (PO4-3) es transportado libremente por el agua y se deposita como fosfato cálcico, forma en que puede pasar a plantas, animales marinos o sedimentar. Desde los sedimentos marinos se puede obtener nuevamente el fósforo, de aquí la importancia de el movimiento de aguas en zonas costeras y de las zonas de surgencia que elevan cantidades de fósforo las que pueden ser utilizadas por las plantas como nutrientes y luego a través de las cadenas alimentarias formar parte de las moléculas animales. Como componente es esencial tanto en las moléculas energéticas (ATP, ADP), estructura del ADN, ARN, fosfolípidos etc. de todos los organismos vivos. Podemos señalar que este es un factor limitante de la biosfera.