Biomas y Dinámica de Ecosistemas: Producción, Factores Abióticos y Sucesión Ecológica

Los Biomas: Definición y Clasificación

Los biomas son el conjunto de grandes ecosistemas o unidades ecológicas que se extienden por una amplia zona geográfica, caracterizados por un clima y una vegetación específicos.

Los biomas se clasifican principalmente en biomas terrestres y biomas acuáticos.

Tipos de Biomas Terrestres

• Las selvas: Forman un cinturón arbóreo alrededor de la zona ecuatorial. Existen diferentes tipos: la selva tropical húmeda (de hoja perenne), la selva de montaña y la selva de hoja caduca (o “selva tropófila”, situada en la sabana, que pierde la hoja en la estación seca).
• La sabana: Praderas de gramíneas de zonas cálidas con estación lluviosa, caracterizadas por la presencia de numerosos herbívoros.
• El bosque esclerófilo o chaparral: Ecosistema característico del clima mediterráneo (con inviernos suaves y veranos secos y calurosos), formado por árboles y arbustos de hoja perenne. Es típico de las zonas mediterráneas, California, Chile central, Sudáfrica y el oeste y sur de Australia.
• El bosque caducifolio: Propio de zonas templadas y húmedas, formado por robles y hayas (fagáceas).
• La estepa: Pradera de las zonas continentales templadas.
• El bosque de coníferas o taiga: Sustituye al caducifolio a mayores alturas y latitudes.
• La tundra: Se encuentra por encima del círculo polar ártico y en las cumbres de las montañas, donde las bajas temperaturas impiden la existencia de árboles. Está formada principalmente por musgos y líquenes.

Tipos de Biomas Acuáticos

• Biomas dulceacuícolas: Formados por las aguas continentales, que pueden ser lénticos (aguas estancadas y lagos) o lóticos (aguas corrientes como los ríos).
• Biomas de interfase: Son los estuarios y las marismas, zonas donde el agua del mar se mezcla con el agua dulce proveniente de los continentes.
• Biomas marinos: Presentan una gran variedad de ambientes, caracterizados por la luz, la temperatura y la presión. Incluyen la zona nerítica (situada sobre la plataforma continental) y la zona pelágica o de alta mar.

Componentes Abióticos de los Ecosistemas

Los componentes no vivos, o abióticos, de un ecosistema incluyen diversos factores físicos y químicos que determinan las condiciones del medio.

Factores Físicos

Los factores físicos que tienen un efecto mayor sobre los ecosistemas son:

• Intensidad luminosa y sombra.
• Temperatura media y oscilación de la temperatura.
• Precipitación media y su distribución a través del año.
• Viento.
• La topografía (el relieve), que condiciona la orientación, la altitud y la pendiente.
• Latitud (distancia angular desde el ecuador).
• Altitud (distancia vertical sobre el nivel del mar).
• Textura y tipo de suelo (para ecosistemas terrestres).
• Corrientes de agua (en los ecosistemas acuáticos).
• Turbidez debida a partículas en suspensión (acuáticos).

Factores Químicos

Los factores químicos que tienen mayor efecto sobre los ecosistemas son:

• Cantidad de agua y aire en el suelo.
• Concentración de nutrientes minerales en el suelo (ecosistemas terrestres) y en el agua (ecosistemas acuáticos).
• Concentración de sustancias tóxicas naturales o artificiales en el suelo o en el agua.
• Salinidad (para los ecosistemas acuáticos).
• Cantidad de oxígeno disuelto (en los ecosistemas acuáticos).
• El pH del agua.

Producción y Productividad en los Ecosistemas

Producción Primaria

La producción primaria es la cantidad de energía luminosa transformada en energía química por los productores (organismos autótrofos). Se distinguen dos tipos:

• Producción Primaria Bruta (PPB): Es la síntesis total de materia orgánica (biomasa) realizada por los autótrofos por unidad de tiempo, incluyendo la que se consume en la respiración (R). Fórmula: PPB = PPN + R
• Producción Primaria Neta (PPN): Es la materia orgánica almacenada después de descontar la respiración. Representa el alimento que queda a disposición de los herbívoros. Fórmula: PPN = PPB – R

Producción Secundaria

La producción secundaria es la energía fijada en forma de materia orgánica en los tejidos de los consumidores (heterótrofos); es decir, es la energía asimilada. Corresponde al incremento de biomasa por unidad de tiempo de los consumidores. Pueden considerarse dos tipos:

• Producción Secundaria Bruta: Corresponde al porcentaje de alimento asimilado del total consumido (dado que los heterótrofos no asimilan la totalidad del alimento).
• Producción Secundaria Neta: Se refiere a la energía que queda a disposición del nivel trófico siguiente.

Los tejidos corporales y los excrementos pueden ser fuente de alimentación para otros heterótrofos.

Productividad (p) o Tasa de Renovación

La productividad de un ecosistema o de un nivel trófico es la relación entre la producción neta (PN) y la biomasa (B). Se expresa en porcentaje (%).

p = (PN x 100) / B

Esta tasa de renovación indica la velocidad de renovación de la biomasa y la eficiencia con que se transmite la energía de un nivel trófico al siguiente.

• El fitoplancton se reproduce muy rápido, por lo que su productividad diaria puede ser del 100 %, es decir, duplica su masa cada 24 horas.
• En la vegetación terrestre, la productividad diaria puede variar entre el 0,006% y el 0,3% (equivalente al 2% y el 100% anual).

Tiempo de Renovación

Es el tiempo que tarda en renovarse toda la biomasa de un nivel trófico o un ecosistema. Se calcula como B/PN y se mide en días, años, etc.

Eficiencia

Representa el rendimiento de un nivel trófico o de un ecosistema y se calcula con el cociente entre salidas/entradas (output/input). Se puede calcular de diferentes maneras:

1. La eficiencia de los productores se calcula mediante la relación entre la energía asimilada (Producción primaria neta) y la energía incidente. Se expresa en %.
2. Se puede calcular como la relación entre la Productividad neta de un nivel trófico y la productividad neta del nivel trófico anterior.
3. La relación PN/PB. En este caso se mide la cantidad de energía incorporada a cada nivel trófico respecto al total asimilado, constatando las pérdidas respiratorias.

Dinámica del Ecosistema: Sucesión Ecológica y Clímax

Se denomina sucesión ecológica a las etapas por las cuales pasa una comunidad a lo largo del tiempo, hasta llegar a una comunidad estable denominada comunidad clímax.

Las sucesiones ocurren a lo largo de grandes periodos de tiempo, suponiendo la maduración del ecosistema. Se distinguen dos tipos de sucesiones:

1. Sucesión Primaria

Ocurre cuando el nuevo territorio no ha sufrido anteriormente la influencia de una comunidad. Por ejemplo, las dunas de arena recién formadas, nuevas rocas magmáticas después de una erupción volcánica o el terreno descubierto al retirarse un glaciar.

En primer lugar, el sustrato es colonizado por musgos, líquenes y algunas especies herbáceas de raíces superficiales, denominados organismos pioneros. Estos aportan materia orgánica y favorecen la degradación superficial de la roca, enriqueciendo el suelo.

A medida que se forma el horizonte A, se permite la existencia de plantas de mayor porte. Inicialmente se forma un pastizal y más adelante aparecen arbustos, formando un matorral. Si el clima lo permite, empezarán a aparecer especies arbóreas que acabarán formando un bosque típico de la zona (bosque mixto, robledal, hayedo, encinar, etc.).

El resultado final es que el ecosistema alcanza su máximo grado de desarrollo, donde la complejidad es máxima y el ecosistema está en equilibrio con el medio que le rodea, constituyendo la etapa clímax.

Al mismo tiempo que evoluciona la vegetación, la zona es colonizada por los consumidores correspondientes. Simultáneamente, el suelo también evoluciona, pasando por diferentes etapas cada vez de mayor complejidad.

2. Sucesión Secundaria

Se produce cuando la vegetación de una zona ha sido eliminada de forma total o parcial, pero queda un suelo bien desarrollado con semillas y esporas (es decir, ya habían existido organismos anteriormente). Son causas de sucesión secundaria la pérdida de los árboles por enfermedades, incendios forestales o el abandono de cultivos.

En este caso, el campo abandonado es bombardeado por semillas de numerosas plantas y será ocupado por aquellas que germinan más rápidamente. Posteriormente será colonizado por árboles como cedros, álamos y abedules que subsisten en estas condiciones.

Finalmente, estas especies iniciales se eliminarían a sí mismas debido a que sus plántulas no pueden competir en la sombra formada por los árboles paternos. Así irán apareciendo especies que sí se desarrollan en estas condiciones de sombra. A medida que el bosque madura, estos árboles crecen más e impiden de tal manera el paso de la luz que incluso sus propias plántulas no pueden crecer. En estas condiciones, los únicos árboles que pueden crecer son aquellos que sobreviven con muy poca cantidad de luz, como por ejemplo las hayas.

Cambios que se Producen en la Sucesión

1. Aumento progresivo de la diversidad de especies: Esto supone más disponibilidad de nichos ecológicos, de forma que cualquier cambio importante no afectará al ecosistema como un todo.
2. Se van sustituyendo progresivamente las especies estrategas de la “r” por especies estrategas de la “K”.
3. Aumento de la complejidad estructural: Aumenta el número de niveles tróficos y la complejidad de las redes tróficas.
4. Incremento de la biomasa: Se manifiesta sobre todo en organismos o partes de organismos con metabolismo bajo (por ejemplo, la madera, que aumenta progresivamente según avanza la sucesión).
5. Tendencia hacia la estabilidad metabólica: El estado de estabilidad metabólica solo se logra al final de la sucesión. La producción bruta va aumentando, pero también aumenta la respiración, con lo que la producción neta global tiende a ser cero.
6. Establecimiento de la Comunidad Clímax: Tanto si una sucesión es primaria como secundaria, los estadios finales tienden a conseguir un equilibrio. Este será máximo cuando los individuos que mueren son sustituidos por otros de la misma especie. Estaríamos en un estado de máxima biomasa en el que la variedad de especies y las relaciones entre ellas serían máximas.

Esta comunidad estable es lo que denominamos comunidad clímax y está determinada por las características físicas del medio. La comunidad clímax es muy estable, debido a que todos los nichos ecológicos del ecosistema se encuentran cubiertos, estableciéndose entre ellos una compleja red de interdependencias tróficas y ambientales. Los nutrientes se reciclan de modo regular y los individuos de cada especie tienden a mantenerse constantes. Se trata de un equilibrio dinámico.