5. Modelos y sistemas

Un modelo es una formulación simplificada que imita un fenómeno del mundo real de modo que puedan abarcarse situaciones complejas y hacerse predicciones.

La ilustración representa un ecosistema simplificado, una comunidad de organismos y sus interacciones con el entorno. Los productores, consumidores, descomponedores y la materia abiótica constituyen un todo integrado cuya fuente de energía es el Sol. El papel de cada elemento del ecosistema se detalla a continuación del modelo.

1. Agua: El, agua, los mineras y otras sustancias abióticas son los componentes no vivientes necesarios para todos los seres vivos.
2. Plantas acuáticas: el plancton vegetal y las plantas verdes son productores. Transforman la energía solar y suministran alimento al planctonanimal del que se alimentan organismos de mayor tamaño, como los peces. Los lirios de agua, otros vegetales emergentes, y las plantas que viven en los fondos son también productores que alimentan a organismos de mayor tamaño en la cadena alimentaria de los estanques.
3. Flores: Las flores, las hierbas y las hojas convierten la energía solar en energía química utilizable por el mundo animal. Son productores.
4. Saltamontes: Los saltamontes, las lombrices y los escarabajos son consumidores primarios. Se alimentan de plantas y residuos vegetales.
5. Ratón de agua: Los ratones de agua son consumidores primarios, herbívoros que se alimentan sobre todo de las partes verdes de las plantas.
6. Hormigas: Las hormigas son consumidores tanto primarios como secundarios. Son omnívoras, use alimentan de hojas, insectos y gusanos.
7. Peces pequeños: Aunque algunos de los peces (por ejemplo la carpa dorada) comen sólo materia vegetal, otros son omnívoros o carnívoros especializados. Estos son consumidores secundarios.
8. Rana: Parte del ecosistema de los estanques en su etapa de renacuajo, las ranas adultas son consumidores secundarios en los ecosistemas de prado. Se alimentan sobre todo de insectos, arañas, ciempiés y gusanos.
9. Arañas: Las arañas son consumidores secundarios. Se alimentan sólo de animales vivos.
10. Musaraña: Las musarañas son consumidores secundarios; en especial insectívoras, comen insectos y gusanos.
11. El búho: El búho, como otras aves rapaces, son consumidores secundarios. Se alimentan de pequeños mamíferos, pájaros, insectos como las polillas y, en algunos casos de peces. Los búhos son carnívoros que se encuentran en el vértice de la cadena alimentaria.
12. Aves: De alimentación especializada, las aves comen a menudo hormigas. Son consumidores secundarios.
13. Zorro: Uno de los carnívoros que ocupan los puestos superiores de la cadena trófica, el zorro es un consumidor secundario que se alimenta de carroña y de la mayor parte de los animales pequeños.
14. Hongos: Los hongos y las bacterias son descomponedores. Desintegran los restos vegetales y vegetales en nutrientes que las plantas en crecimiento pueden extraer del suelo.

6. Poblaciones

Poblaciones y comunidades
Las unidades funcionales de un ecosistema son las poblaciones de organismos a través de las cuales circulan la energía y los nutrientes. Una poblaciónes un grupo de organismos de la misma especie que comparten el mismo espacio y tiempo. Los grupos de poblaciones de un ecosistema interactuan de varias formas. Estas poblaciones interdependientes forman una comunidad, que abarca la porción biótica del ecosistema.

Hábitat y nicho ecológico
El hábitat es el lugar en el que viven las distintas especies que conforman la comunidad. Dentro de cada hábitat, los organismos ocupan distintos nichos. Un nicho es el papel funcional que desempeña una especie en una comunidad, es decir, su ocupación o modo de ganarse la vida.
Existen dos tipos de comunidades según el medio físico:

• Comunidad terrestre
• Comunidad acuática

El Ambiente Acuático
División:
Ambientes Acuáticos
Ambientes marinos: Océanos, mares estuarios.
Ambientes continentales:
Ambientes ioticos: charcas, lagunas, lagos
Ambientes lenticos: manantiales, arroyos, rios

Densidad y biomasa:
La densidad es el número de individuos por unidad de superficie o de volumen, en un momento dado. La biomasa es el peso de materia fresca o seca de los individuos por unidad de superficie o de volumen.
Tasa de natalidad y de mortalidad
Es el número de individuos que nacen o mueren en la población durante el período de unidad de tiempo.
Tasa de crecimiento
Es la diferencia entre la tasa de natalidad y la tasa de mortalidad.

La agregación y el principio de ALLÉ
En fitosociología, el grado de agregación puede evaluarse utilizando una escala de 5 grados de sociabilidad:
1-Individuos aislados
2-En grupos pequeños
3-En grupos bastantes grandes
4-En poblaciones grandes laxas
5-En poblaciones grandes apretadas

Causas De La Agregación
En la naturaleza, la agregación de los individuos en el seno de las poblaciones se debe a causas bastantes diversas.
A) el modo de reproducción de la especie.
B) las diferencias locales en el ambiente
C) los factores climáticos
D) los factores bióticos
E) la concurrencia de poblaciones de otras especies
F) la atracción social en los animales.

7. Factores limitativos

Temperatura
Las algas y las bacterias pueden vivir y reproducirse en manantiales calientes en donde la temperatura se mantiene cerca del punto de ebullición 85/88º.
El margen de las variaciones de temperatura propende a ser menor en el agua que en la tierra firme, y los organismos poseen por regla general un límite de tolerancia a la temperatura más angosta que los animales terrestres. La temperatura es a menudo la causa de la formación de zonas y la estratificación que se produce tanto en el agua como en el medio aéreo terrestre. La variabilidad de temperatura es sumamente importante en ecología.

Radiación: Luz
La luz es la fuente última de la energía, sin la luz la vida no podría existir, no es sólo un factor vital sino también un factor limitativo.
La radiación consiste en ondas electromagnéticas de una gran variación de longitud. La intensidad de la luz controla el ecosistema entero por su influencia sobre la producción primaria. La relación de la intensidad de la luz a la fotosíntesis sigue tanto, en las plantas terrestres como acuáticas el mismo tipo de nivel de saturación de luz, seguida en muchos casos de un descenso a intensidades muy altas.

Agua
Necesidad fisiológica para todo el protoplasma, el agua es principalmente desde el punto de vista ecológico un factor limitativo en los medios terrestres y acuáticos, allí donde su cantidad está sujeta a grandes fluctuaciones o donde una salinidad elevada favorece pérdida de agua en los organismos por ósmosis.
La precipitación pluvial, la humedad y la fuerza de evaporación del aire son los principales factores medidos. Sigue aquí un breve resumen de cada uno de estos aspectos.

La Precipitación Pluvial
Es regida en gran parte por la geografía y por las características de los grandes movimientos de aires o sistemas meteorológicos.
Vientos cargados de humedad cargados de humedad depositan la mayor parte de la misma en las pendientes de cara al mar, de lo que resulta unasombra de lluvia que produce un desierto de lluvia del otro lado, cuanto más altas son las montañas tanto mayor es el efecto.

Humedad
La humedad representa la cantidad de vapor de vapor de agua en el aire. La humedad absoluta es la cantidad real de agua en el aire. La humedad relativa representa el porcentaje de vapor efectivamente presente en comparación con la saturación en las condiciones de temperatura y presión existentes.
La humedad desempeña un papel importante en la modificación de los efectos de la temperatura.

Fuerza De Evaporación Del Aire
La fuerza de evaporación del aire constituye un importante factor ecológico, especialmente en relación con las plantas terrestres. Los animales pueden a menudo regular sus actividades de modo que eviten la deshidratación, las plantas, en cambio absorben el agua del suelo y la pierden por la evaporación de las hojas lo que se denomina transpiración.

Acción Conjunta De La Temperatura Y La Humedad
La temperatura y la humedad son de una importancia tan general de los medios terrestres y operan en una reciprocidad tan estrecha, que se suele convenir que contribuyen al aspecto más importantes del clima.
La temperatura ejerce sobre los organismos un efecto limitativo más grave cuando las condiciones de humedad son extremas, esto es, o muy altas o muy bajas, que cuando estas condiciones son moderadas. La humedad juega un papel más crítico en el caso de temperaturas extremas.

Gases Atmosféricos
El medio acuático, por que el caso de que las cantidades de O2 CO2 y otros gases atmosféricos disueltos en el agua, y disponibles en esta forma para los organismos son muy variados. El O2 es uno factores limitados especialmente en lagos y en aguas con una pesada carga de material orgánico.
La provisión del O2 en el agua proviene principalmente de dos fuentes, por difusión del aire y de la fotosíntesis a través de las plantas acuáticas.
El CO2 es sumamente soluble en el agua, la que obtiene también grandes provisiones del mismo de la respiración, putrefacción y de fuentes del suelo o subterráneas.
Estos compuestos no sólo proporcionan una fuente de elementos nutricios, sino que actúan como amortiguadores ayudando a mantener la concentración de iones de H2 de los medios acuáticos cerca del punto neutro.
EL pH constituye un importante factor limitativo, las tierras y las aguas con pH bajo son con frecuencia deficiente en elementos nutritivos y bajas enproductividad.

Sales Biogénicas: Elementos Macronutricios Y Micronutricios
Las sales de N y P revisten la mayor importancia, también merecen gran atención el K, Ca, S y Mg. El Ca lo necesitan en cantidades especialmente grandes los moluscos y los vertebrados, y el Mg es un constituyen importante de la clorofila.
De todos lo elementos presentes en los organismos vivos es probable que el P sea l mas importante ecológicamente, ya que la deficiencia de P limita la productividad de cualquier región de la superficie de la tierra, de lo que hace deficiencia de cualquier otro material excepto el agua.
Los microelementos y los macroelementos son indispensables en todos los seres vivos, los microelementos poseen importancia como factores limitativos y son indispensables para las plantas Fe, Mg, Cu, Zn, Bo, Si, Mo, Cl, V y Co.

Corrientes Y Presión
Los medios atmosféricos e hidrosféricos en los que viven organismos no suelen permanecer completamente quietos. Las corrientes en el agua no sólo influyen mucho sobre la concentración de gases y alimentos, sino que actúan directamente como factores limitativos.
En el agua la presión aumenta en una atmósfera cada diez metros. En la parte más profunda del mas la presión atmosférica llega a 1000 atmósferas. Muchos animales pueden tolerar grandes variaciones de presión, especialmente si el cuerpo no contiene aire o gases libres.
En términos generales, las grandes presiones como las que se dan en el fondo del océano ejercen un efecto deprimente, de modo que el paso de la vida se hace en estos casos más lenta.

Ley del mínimo de Liebig
Esta ley fue expresada de la siguiente manera: "cuando la intensidad de un proceso está condicionada por un cierto número de factores separados, la intensidad del proceso está limitada por la marcha del factor más lento".
Un ejemplo a destacar en donde esta ley se cumple son las grandes presiones que se ejercen en el fondo del océano ya que esto limita que el desarrollode la vida sea más lento.

8. Energía

Energía en los ecosistemas y nutrientes
Los ecosistemas funcionan con energía procedente del Sol, que fluye en una dirección, y con nutrientes, que se reciclan continuamente. Las plantas usan la energía lumínica transformándola, por medio de un proceso llamado fotosíntesis, en energía química bajo la forma de hidratos de carbono y otros compuestos. Esta energía es transferida a todo el ecosistema a través de una serie de pasos basados en el comer o ser comido, la llamada redtrófica. En la transferencia de la energía, cada paso se compone de varios niveles tróficos o de alimentación: plantas, herbívoros (que comen vegetales), dos o tres niveles de carnívoros (que comen carne), y organismos responsables de la descomposición. Sólo parte de la energía fijada por las plantas sigue este camino, llamado red alimentaria de producción. La materia vegetal y animal no utilizada en esta red, como hojas caídas, ramas, raíces, troncos de árbol y cuerpos muertos de animales, dan sustento a la red alimentaria de la descomposición. Las bacterias, hongos y animales que se alimentan de materia muerta se convierten en fuente de energía para niveles tróficos superiores vinculados a la red alimentaria de producción. De este modo la naturaleza aprovecha al máximo la energía inicialmente fijada por las plantas.
En ambas redes alimentarias el número de niveles tróficos es limitado debido a que en cada transferencia se pierde gran cantidad de energía (comocalor de respiración) que deja de ser utilizable o transferible al siguiente nivel trófico. Así pues, cada nivel trófico contiene menos energía que el que le sustenta. Debido a esto, por ejemplo, los ciervos o los alces (herbívoros) son más abundantes que los lobos (carnívoros).
El flujo de energía alimenta el ciclo biogeoquímico o de los nutrientes. El ciclo de los nutrientes comienza con su liberación por desgaste y descomposición de la materia orgánica en una forma que puede ser empleada por las plantas. Éstas incorporan los nutrientes disponibles en el suelo y el agua y los almacenan en sus tejidos. Los nutrientes pasan de un nivel trófico al siguiente a lo largo de la red trófica. Dado que muchas plantas y animales no llegan a ser comidos, en última instancia los nutrientes que contienen sus tejidos, tras recorrer la red alimentaria de la descomposición, son liberados por la descomposición bacteriana y fúngica, proceso que reduce los compuestos orgánicos complejos a compuestos inorgánicos sencillos que quedan a disposición de las plantas.

Bioenergética
Es el estudio de los procesos mediante los cuales las células vivas utilizan, almacenan y liberan energía. El componente principal de la bioenergética es la transformación de energía, es decir, la conversión de una forma de energía en otra.
Todas las células transforman energía. Por ejemplo, las células vegetales utilizan la luz solar para obtener carbohidratos (azúcares y almidón) a partir deprincipios químicos inorgánicos simples. En este proceso, denominado fotosíntesis, la energía solar se convierte en energía química de reserva. Si los carbohidratos de estas plantas son ingeridos por un animal se produce su ruptura y su energía química se transforma en movimiento (energía cinética), calor corporal o enlaces químicos nuevos.
En toda esta serie de transformaciones, existe una pérdida de energía hacia el medio ambiente, generalmente en forma de energía térmica (calor). Esta energía no puede generar trabajo útil debido a que se ha liberado. La segunda ley de la termodinámica establece que, con el tiempo, cualquier sistematiende a un desorden mayor; es decir, incrementa su entropía. La constante afluencia de energía solar es necesaria para la supervivencia de todas las plantas y animales de la Tierra.

Red trófica o Red alimentaria
Es una serie de cadenas alimentarias o tróficas íntimamente relacionadas por las que circulan energía y materiales en un ecosistema. Se entiende por cadena alimentaria o trófica cada una de las relaciones alimentarias que se establecen de forma lineal entre organismos que pertenecen a distintos niveles tróficos. La red trófica está dividida en dos grandes categorías: la red de pastoreo, que se inicia con las plantas verdes, algas o plancton que realiza la fotosíntesis, y la red de detritos que comienza con los detritos orgánicos. Estas redes están formadas por cadenas alimentarias independientes. En la red de pastoreo, los materiales pasan desde las plantas a los consumidores primarios (herbívoros) y de éstos a los consumidores secundarios (carnívoros). En la red de detritos, los materiales pasan desde las plantas y sustancias animales a las bacterias y a los hongos (descomponedores), y de éstos a los que se alimentan de detritos (detritívoros) y de ellos a sus depredadores (carnívoros).
Por lo general, entre las redes tróficas existen muchas interconexiones. Por ejemplo, los hongos que descomponen la materia en una red de detritos pueden dar origen a setas que son consumidas por ardillas, ratones y ciervos en una red de pastoreo. Los petirrojos son omnívoros, es decir, consumen plantas y animales, y por esta razón están presentes en las redes de pastoreo y de detritos. Los petirrojos se suelen alimentar de lombrices de tierra que son detritívoras, que se alimentan de hojas en estado de putrefacción.

Flujo de energía en la red trófica
En esta sucesión de etapas en las que un organismo se alimenta y es devorado, la energía fluye desde un nivel trófico a otro. Las plantas verdes u otros organismos que realizan la fotosíntesis utilizan la energía solar para elaborar hidratos de carbono para sus propias necesidades. La mayor parte de esta energía química se procesa en el metabolismo y se pierde en forma de calor en la respiración. Las plantas convierten la energía restante en biomasa, sobre el suelo como tejido leñoso y herbáceo y bajo éste como raíces. Por último, este material, que es energía almacenada, se transfiere al segundo nivel trófico que comprende los herbívoros que pastan, los descomponedores y los que se alimentan de detritos. Si bien, la mayor parte de la energía asimilada en el segundo nivel trófico se pierde de nuevo en forma de calor en la respiración, una porción se convierte en biomasa. En cada nivel trófico los organismos convierten menos energía en biomasa que la que reciben. Por lo tanto, cuantos más pasos se produzcan entre el productor y el consumidor final, la energía que queda disponible es menor. Rara vez existen más de cuatro eslabones, o cinco niveles, en una red trófica. Con el tiempo, toda la energía que fluye a través de los niveles tróficos se pierde en forma de calor. El proceso por medio del cual la energía pierde su capacidad de generar trabajo útil se denomina entropía.

Pirámide trófica
Es un gráfico compuesto de rectángulos horizontales superpuestos que representan los niveles tróficos de un ecosistema y adquieren la forma aproximada de una pirámide.
En una pirámide trófica típica, la base o primer nivel trófico contiene en general los datos correspondientes a los productores (bacterias, algas, plantas), el segundo nivel lo forman los consumidores primarios (herbívoros principalmente), el tercer nivel los consumidores secundarios (carnívoros) y el cuarto los consumidores terciarios (superdepredadores). Cada rectángulo tiene la misma altura, de modo que la longitud de aquél es proporcional alvalor representado y cada nivel de la pirámide corresponde a un eslabón de la cadena alimentaria o trófica. Los valores representados pueden ser: número de organismos (pirámides de números), biomasa (pirámides de biomasa) o producción (pirámides de producción de energía).
Se conoce que una reducción del flujo de energía de un nivel inferior a otro superior es del 80 al 90% aproximadamente. Por otro lado, las pirámides de números y las de biomasa pueden estar invertidas, es decir, que la base puede ser más pequeña que los niveles superiores. Un caso muy característico ocurre en los ecosistemas acuáticos, donde los productores (el fitoplancton) son de tamaño pequeño, aunque con una tasa de renovación alta, y ocupan en la pirámide un rectángulo menor, mientras que los consumidores zooplanctónicos son más grandes y su tasa de renovación es más lenta; por tanto, el rectángulo es más grande que en el caso de los productores.

9. Comunidades

Poblaciones y comunidades
Las unidades funcionales de un ecosistema son las poblaciones de organismos a través de las cuales circulan la energía y los nutrientes. Una población es un grupo de organismos de la misma especie que comparten el mismo espacio y tiempo. Los grupos de poblaciones de un ecosistema interactúan de varias formas. Estas poblaciones interdependientes forman una comunidad, que abarca la porción biótica del ecosistema.

Relaciones interespecíficas

TIPO DE INTERRELACION	EFECTOS INMEDIATOS	DEFINICIÓN
Cooperación	+/+	Ambas poblaciones se benefician. La interacción es opcional para ambas especies
Mutualismo	+/+	Ambas poblaciones se benefician, la interacción es necesaria para la supervivencia y crecimiento de cada una de las especies.
Comensalismo	+/0	Una de las poblaciones se beneficia, la otra resulta inafectada.
Amensalismo	-/0	Una de las poblaciones es inhibida, la otra resulta inafectada.
Competencia	-/-	Una población elimina a la otra, en el proceso ambas sufren.
Depredación	+/-	Una de las poblaciones se beneficia. La interaccion es necesaria para la supervivencia del depredador o del parásito.
Parasitismo	Idem	Idem

Niveles Tróficos
La red trófica se puede contemplar no sólo como un entramado de cadenas sino también como un conjunto de niveles tróficos (nutricionales). Las plantas verdes, que son las primeras productoras de alimentos, pertenecen al primer nivel trófico. Los herbívoros, que son los consumidores de plantas verdes, corresponden al segundo nivel trófico. Los carnívoros, que son depredadores que se alimentan de los herbívoros, pertenecen al tercero. Los omnívoros, que son consumidores tanto de plantas como de animales, se integran en el segundo y tercero. Los carnívoros secundarios, que son superdepredadores que se alimentan de depredadores, pertenecen al cuarto nivel trófico. Según los niveles tróficos se elevan, el número de depredadores es menor y son más grandes, feroces y ágiles. En el segundo y tercer nivel, los que descomponen los materiales disponibles actúan como herbívoros o carnívoros dependiendo de si su alimento es vegetal o animal.

Niveles tróficos de un ecosistema
Sucesión y comunidades clímax
Los ecosistemas son dinámicos en el sentido de que las especies que los componen no son siempre las mismas. Esto se ve reflejado en los cambiosgraduales de la comunidad vegetal con el paso del tiempo, fenómeno conocido como sucesión. Comienza por la colonización de un área alterada, como un campo de cultivo abandonado o un río de lava recientemente expuesto, por parte de especies capaces de tolerar sus condiciones ambientales. En su mayor parte se trata de especies oportunistas que se aferran al terreno durante un periodo de tiempo variable. Dado que viven poco tiempo y que son malas competidoras, acaban siendo reemplazadas por especies más competitivas y de vida más larga, como ocurre con ciertos arbustos que más tarde son reemplazados por árboles. En los hábitats acuáticos, los cambios de este tipo son en gran medida resultado de cambios en el medio ambiente físico,como la acumulación de sedimentos en el fondo de un estanque. Al ir haciéndose éste menos profundo, se favorece la invasión de plantas flotantes como los lirios de agua y de plantas emergentes como las espadañas. La velocidad de la sucesión depende de la competitividad de la especie implicada; de la tolerancia a las condiciones ambientales producidas por el cambio en la vegetación; de la interacción con los animales, sobre todo con los herbívoros rumiantes, y del fuego. Con el tiempo, el ecosistema llega a un estado llamado clímax (estado óptimo de una comunidad biológica, dadas las condiciones del medio), en el que todo cambio ulterior se produce muy lentamente, y el emplazamiento queda dominado por especies de larga vida y muy competitivas. Al ir avanzando la sucesión, no obstante, la comunidad se vuelve más estratificada, permitiendo que ocupen el área más especies de animales. Con el tiempo, los animales característicos de fases más avanzadas de la sucesión reemplazan a los propios de las primeras fases.

Sucesión de las comunidades vegetales
Un campo devastado por el fuego o despejado para el uso agrícola recupera la vegetación con rapidez en ausencia de erosión. En los primeros años, surgen praderas, pobladas por especies oportunistas capaces de tolerar las condiciones ambientales. Después surgen arbustos y plantas más competitivas que no tardan en ser dominantes. Luego brotan los primeros árboles y, tras el primer siglo, un bosque de coníferas ocupa lo que fue una superficie sobreexplotada o calcinada. El bosque crea un nuevo entorno que, tras otro medio siglo, permite la competencia de otras especies de árboles que pueden llegar a reemplazar a los iniciales. En el ejemplo, la comunidad clímax está dominada por árboles caducifolios. La sucesión, debida a cambios ambientales, es un proceso recurrente e inacabable.

10. Bibliografía

REY BALMACEDA, RAUL; ECHEVERRÍA, MARÍA JULIA; CAPUZ, SILVIA MARÍA (1996) Naturaleza, sociedades y espacios geográficos. Serie PlataHoy. AZ Editora

VATTUONE, LUCY F. DE. (1992) Biología y Ecología. Editorial El Ateneo
FERNÁNDEZ CASO; GUREVICH; MONTENEGRO. (1998) Geografía, territorios y ambientes en el mundo contemporáneo. Editorial Aique.
COPELLO; PERÉS (1992). Biología. Editorial Estrada.
GONZÁLEZ; RIVAS (1993). Biología 1. Editorial Kapelusz.
CURTIS; BARNES (1992). Biología, Quinta edición. Editorial Médica Panamericana.
Enciclopedia MICROSOFT ENCARTA 2000
Enciclopedia HISPÁNICA. Versión 2.0
NOTA: deseo que mi nombre se publique junto con el trabajo.

Titulo y categoría.
Título "Ecología del Agua"
Categoría: Ecología

Resumen
En el presente trabajo se tratan temáticas básicas de la ecología tales como población, comunidades, ecosistemas, pirámides, redes alimentarias, etc. con una trasversalidad que es el componente "AGUA". También se trata detenidamente la problemática de la eutrofización del agua, con planteos de solicones. Otros conceptos trabajados son los modelos en ecología, los factores limitantes, la energía, entre otros. Textos adaptables para el Nivel Polimodal.