MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE INSTITUTO PARA EL FOMENTO DE LA EDUCACIN SUPERIOR

PROYECTO COL/95/034 MANEJO FORESTAL Y PROTECCIN DEL MEDIO AMBIENTE

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MODULO SOBRE CONCEPTUALIZACIN AMBIENTAL ECOSISTEMA Y CULTURA

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2a. PARTE

EL ORDEN ECOSISTMICO

Augusto ngel Maya 1997

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PRESENTACIN

Hemos visto en la primera parte algunas de las explicaciones ambientales, que se dan o se pueden dar desde el punto de vista de diferentes disciplinas. Hemos escogido solamente algunas de ellas para intentar explicar cmo cualquier materia de estudio tiene que ver con la problemtica ambiental y de hecho algunas se han acercado a ella. Sin embargo, la perspectiva ms socorrida y utilizada en medio ambiente es posiblemente la que proviene de la ecologa. Esta situacin ha acabado por confundir el estudio de las ciencias ambientales con el modelo propuesto por la ecologa. Ello se ha dado en dos formas. O porque se reconoce que el hombre y la cultura son solamente una parte del ecosistema o porque se intenta trasladar el mtodo de la ecologa a las ciencias sociales. Vimos en la primera parte como el intento por inducir el mtodo de la ecologa a las ciencias sociales no haba resultado til para la comprensin de la problemtica ambiental. Las ciencias sociales tienen su propio campo de accin y, consecuentemente, poseen por igual sus propios mtodos cientficos. La modificacin de las ciencias sociales para acercarse a la problemtica ambiental no significa necesariamente su ecologizacin. Hemos planteado ms bien la exigencia de la ambientalizacin de las ciencias naturales, al mismo tiempo que la ecologizacin de las llamadas ciencias naturales. Ello no significa que la ecologa pierda su importancia. El anlisis ecolgico es, sin duda alguna, la primera pgina fundamental de los estudios ambientales. Sin comprender el orden ecosistmico es imposible entender los impactos ambientales inducidos por la actividad humana. El ecosistema es el orden del cual parte el hombre en su actividad. Ello significa reconocer sencillamente que existe un orden anterior a la aparicin del hombre y que ha venido siendo estudiado cuidadosamente por la ecologa. La cultura encuentra, por lo tanto, una naturaleza que llevaba una dinmica en su evolucin. Lo mnimo que se le exige al hombre es que estudie dicha dinmica, porque de ella tiene que partir su actividad. En efecto, la tecnologa en gran parte, responde a un desarrollo de las potencialidades que el hombre encuentra en la 3

naturaleza. Como veremos en la cuarta parte, la cultura se construye con base en la transformacin de los ecosistemas. Ahora bien, los ecosistemas se pueden estudiar o para explotarlos o para entenderlos como sistemas y conservarlos o transformarlos sabiamente. La tecnologa y la ciencia moderna han optado por el primer camino. La naturaleza se abre como un gran almacn de recursos. Antes de los estudios emprendidos por la ecologa, exista muy poca conciencia de que la totalidad de la naturaleza formaba un sistema complejo. Se haba consolidado sin duda una visin sistmica en la fsica clsica, representada por las leyes de la gravitacin universal. Con ello se haba llegado a la comprensin del sistema solar. Por su parte, la biologa empez estudiando la naturaleza viva como un gigantesco pesebre, lleno de especies, independientes entre s. Los primeros bilogos fueron sobre todo taxnomos. La primera sistematizacin que se encontr fueron las leyes de la evolucin, que culminaron a mediados del siglo pasado con la obra de Darwin. El mismo Darwin no alcanz a comprender, sin embargo, lo complejo que era el sistema vivo. Slo lleg a la intuicin de que se trataba de una enmaraada "trama". Sus discpulos inmediatos iniciaron la labor.

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1. IMPORTANCIA Y LMITES DE LA ECOLOGA

La consolidacin de la ecologa como ciencia ha sido el resultado de una apasionante historia que slo podemos resumir en una breve sntesis. Ernst Huckel, un discpulo de Darwin, utiliz el trmino de ecologa por primera vez en 1869, refirindose a las interrelaciones de los organismos con su medio. Tom el nombre de la palabra griega "OIKOS" que significa "casa". Unos aos ms tarde, S.A. Forbes estudi por primera vez un lago, asimilndolo a un "microcosmos" o sea, como una unidad de vida. Este trabajo, junto con las investigaciones de Mobius sobre los arrecifes, se pueden considerar como los primeros estudios de ecologa. Fueron los botnicos los primeros que empezaron a descifrar la trama de la vida. Trabajaron sobre los conceptos de asociacin vegetal, sucesin vegetal y clmax y a travs de esos conceptos empezaron a entender la manera como el sistema vivo va transformando su medio y cmo las transformaciones del medio influyen a su vez en las modificaciones del sistema vivo. El concepto de sucesin significa que el sistema vivo est modificando continuamente su medio y que las variaciones del medio modifican a su vez el mismo sistema. Al modificar el medio, los seres vivos tienen que ceder el terreno a una comunidad diferente. Las plantas al crecer, extraen materiales al suelo y, por lo tanto, lo modifican. Cuando mueren, devuelven material orgnico, modificando igualmente el nivel de acidez de los suelos. A medida que se acumula el humus y que cambia la acidez y la humedad, las especies anteriores dan paso a las nuevas comunidades. La vida, por lo tanto, parece estar en continuo proceso de transformacin. Sin embargo, los procesos, al menos durante perodos muy extensos, parecen llegar a un cierto sosiego o culminacin que los eclogos llaman clmax. El clmax significa que se ha llegado a un cierto equilibrio, al menos durante un perodo ms o menos largo, entre las especies y su entorno. Estos conceptos fueron la base para el estudio del ecosistema. A principio de siglo entraron en escena los zologos y se empezaron a estudiar con ms detenimiento las relaciones entre plantas y animales, hasta llegar a comprender las complejas relaciones 5

alimentaras que se dan en el sistema vivo. El anlisis de las relaciones entre los seres vivos requera cada vez ms el aporte de otras disciplinas, como la qumica, la fsica, la edafologa o ciencia de los suelos, la geografa, etc. Lo que conocemos hoy sobre el sistema vivo se debe al esfuerzo multidisciplinario de casi todas las ciencias llamadas "naturales". Se incorporaron al anlisis de los sistemas vivos gegrafos, como Engler y Good, climatlogos como Merrian, limnlogos como Thinemann. En los aos treinta, el bilogo ingls Tansley acu el trmino de ecosistema, para recopilar en este vocablo todas las leyes descubiertas hasta ese momento. El trmino tuvo xito y es el que hoy utilizamos para compendiar las leyes del sistema vivo. No es sin embargo, el nico trmino. Los rusos Dokuchaev y Morozov forjaron por la misma poca el concepto de "biocenosis" que posteriormente fue complementado por Sukachev como biogeocenosis que literalmente significa "la sociedad de la vida y la tierra". El concepto de ecosistema supone la relacin entre un biotopo y una biocenosis o bioma. El biotopo significa el lugar (del griego "topos") que ocupan los organismos, con los elementos y las condiciones ambientales que rodean la vida. Puede decirse que es el ambiente en el que se forma y al que se adaptan las distintas formas de vida. Biocenosis o bioma significa la comunidad de organismos y especies que viven en un determinado biotopo. El ecosistema, como modelo de anlisis, significa, por lo tanto, el estudio de las relaciones entre una comunidad de especies y su medio y las relaciones al interior de esa comunidad. Las relaciones con el medio no son solamente de contacto fsico. La comunidad no vive en su biotopo como en una casa. Como se ver a lo largo de este curso, la vida de los organismos significa la transformacin de los flujos de energa y de los elementos del medio. Transformando el biotopo, la comunidad establece sus propias relaciones. En el presente curso reservamos el trmino de ecosistema al modelo general para analizar los sistemas vivos en cualquier parte donde se den. Todos los sistemas vivos del planeta incorporan la energa del sol, recogen y reciclan los elementos nutritivos y organizan cadenas alimentaras. Sin embargo, la variedad de los sistemas vivos es enorme. Es muy distinta la vida tal como se da en el desierto o las regiones polares o en los bosques hmedos. Por esta razn sera til diferenciar entre los conceptos de ecosistema, biomas y zonas de vida. Reservamos el trmino de ecosistema para el modelo unitario que explica la vida en cualquier lugar del planeta. Bioma es la parte viva del ecosistema y zonas 6

de vida son las mltiples manifestaciones por medio de las cuales los sistemas vivos se adaptan a las distintas condiciones del medio. Las zonas de vida son mltiples y su variedad depende de las condiciones ambientales, tales como humedad, temperatura, variedad de suelos, etc., pero todas ellas tienen un esquema similar de funcionamiento que vamos a intentar comprender en sus lneas generales. Ese es el objeto del presente captulo. La mayor parte de los eclogos no establecen una diferencia clara entre ecosistema y bioma. Odum define el ecosistema como "cualquier unidad que incluya la totalidad de los organismos de un rea determinada, que acta en reciprocidad con el medio fsico, de modo que una corriente de energa conduzca a una estructura trfica, una diversidad bitica y a ciclos materiales." En este curso aceptamos esta definicin, pero excluyendo las palabras "de un rea determinada". La localizacin de la vida en un rea determinada, preferimos definirla como zona de vida. Entre las diferentes tendencias de la ecologa, este curso se ha cedido lo ms estrictamente posible al modelo presentado por Odum, excepto en las referencias de este autor a la actividad humana. Se ha acudido a otros autores en casos especiales de aplicacin de los principios ecolgicos a fenmenos especficos. Igualmente para mayor claridad, vamos a reservar el concepto de ecosistema al modelo que define estas leyes, sin tener en cuenta todava la intervencin de la actividad humana. Esta distincin permite quizs incorporar algo de claridad en la confusin del lenguaje y de los conceptos ambientales. De hecho, los primeros eclogos fueron muy severos en definir los lmites del concepto de ecosistema a la estructura de la vida no modificada por la actividad humana. Esta, sin embargo, no es la nica alternativa posible. En ecologa hay una extensa gama de vertientes y opiniones. Ya desde los aos treinta algunos eclogos como Van der Klaauw, Friederichs y Thienemann sostenan que la ecologa se sale del marco de la biologa. Thienemann empez a llamarla "ciencia puente", o sea, ciencia transdisciplinar, que une las diferentes ciencias naturales. La mayora de los autores, sin embargo, seguan manteniendo la ecologa como una rama de la biologa. Ninguno de los autores citados intentaba traspasar el lmite de las ciencias naturales. Ms an, de cerca por incorporar al los problemas puede decirse que los eclogos no se preocuparon muy el problema propiamente ambiental ni pretendieron hombre dentro de sus explicaciones. La inquietud por del medio ambiente se haba iniciado desde la segunda 7

mitad del siglo pasado con las reflexiones de algunos gegrafos como Marsh y Muir y haba llegado a la calle con los primeros movimientos conservacionistas. La preocupacin de los eclogos, en los primeros decenios de este siglo y salvo algunas excepciones, no iba precisamente en ese sentido. Deseaban, ante todo, fortalecer los fundamentos cientficos para entender la unidad de la vida. Como vimos antes, es en la dcada de los aos treinta, cuando algunos socilogos de la Escuela de Chicago intentan incorporar a las ciencias sociales los resultados de los estudios de la ecologa. Surge entonces lo que empez a llamarse la "Ecologa Humana", que estudiamos en la primera parte. Vamos a entrar, por tanto, en el estudio de los elementos fundamentales que explican el funcionamiento de los sistemas vivos. Para definir el concepto de ecosistema podemos tener en cuenta siete conceptos bsicos que se explicarn a continuacin. Ellos son: los flujos de energa, las cadenas de alimentos, los ciclos de los elementos materiales, el concepto de nicho, los equilibrios ecosistmicos y el concepto de resilencia o margen de la vida y el concepto de sucesin. El funcionamiento del ecosistema no se define por cualquiera de estos elementos tomado aisladamente sino por la confluencia de todos ellos.

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2.

EL FLUJO DE LA ENERGA

INTRODUCCIN Hemos visto en la primera parte la manera como los mitos interpretaban el nacimiento del mundo. Por una parte el libro del Gnesis lo haca depender de un creador artesano, que va construyendo cada uno de los seres mundanos en el espacio de seis das. Para el Rigveda el deseo es la primera semilla de la conciencia. En la cosmogona maya, dos artesanos se esfuerzan por fabricar penosamente los seres. En cambio en el mito Desana, el sol tiene un papel preponderante. Los mitos de los grandes Imperios Agrarios o que dependen de ellos, como el relato judo, el Rigveda, el Maya o el Azteca estn demasiado interesados en justificar las situaciones sociales presentes y han perdido el contacto con las tradiciones agrarias primitivas. Curiosamente la ciencia ha regresado a las antiguas intuiciones de las comunidades primitivas, que le daban una gran importancia al sol en la vida del hombre y del mundo. Para lograr este resultado fue necesario conjugar los esfuerzos de la biologa con los de la fsica moderna. La energa puede convertirse en materia y la materia en energa. El sistema de la vida depende, pues de una fuente externa de energa. Este es el primer aspecto que interesa estudiar. La vida no es una manifestacin autnoma, sino el resultado del incesante flujo de la energa solar.

2.1. Desempolvando la fsica Para entender el contenido de este captulo, es importante repasar algunas nociones de fsica. Desde que Franklin habl de fluido elctrico, la ciencia empez a interesarse por el estudio ms detenido de la energa. Ante todo era necesario asimilarla a las leyes de gravitacin universal, empresa que realizan Cavendish y Coulomb. Luego, Faraday y Ampre comprueban que la energa elctrica, esta 9

ntimamente ligada a la constitucin de la materia, es decir al tomo, con ello llegaron a definir las leyes del electromagnetismo. Sobre los descubrimientos anteriores Maxwell, a finales del siglo XIX, poda asimilar la energa a las leyes determinsticas de la fsica clsica, definindola como un fluido que se propaga por el ter siguiendo leyes mecnicas. Las conclusiones de Mawwell revolucionaban la teora sobre la naturaleza de la luz. Newton muri convencido de que la luz consista en pequeas partculas que viajan a gran velocidad. Un siglo ms tarde, Young y Fresnel haban llegado a la conclusin de que la sinuosidad de una onda explicaba mejor las interferencias y la polarizacin de la luz. Si Faraday haba completado la "sntesis newtoniana, sustituyendo las atracciones entre diferentes puntos geomtricos, por campos y potenciales", Mawwell lograba la nueva sntesis, concibiendo la energa como un campo electromagntico. Mientras tanto un ingeniero prctico, Sadi Carnot, haba llegado a la conclusin de que el calor y el trabajo eran intercambiables. Le interesaban no tanto los problemas tericos, sino las soluciones concretas que requera la industria. Algunas dcadas despus, la idea fue retomada por los tericos y Joule logr definir los valores constantes de la relacin entre el calor y el trabajo, pero acab probando que todas las formas de energa eran intercambiables a un valor constante. En 1847 enunci una ley general que se puede resumir en estos trminos: "Cuando una fuerza viva es aparentemente destruida, devuelve una cantidad equivalente de calor". De all se deduca que todo sistema natural poda producir trabajo porque estaba movido por una cantidad finita de energa. Si ello era verdad, se poda concluir tambin lo contrario, es decir, que en un cambio no se puede ganar energa. En esta forma, Helmoltz, siguiendo exclusivamente exigencias tericas, enunciaba el mismo ao de 1847 las bases para la primera ley de la termodinmica, que enunciar cuatro aos ms tarde William Thomson: "La energa no se crea ni se destruye, sino que se transforma". El optimismo de la primera ley dur poco. Maxwell haba observado que si el calor se transmita de molculas calientes a fras, la temperatura acabara igualndose, lo que significara para cualquier sistema cerrado, la muerte trmica. Thomson pareca alegrarse de que as fuese y de que todo el universo acabase languideciendo en una muerte lenta. En esta forma apareca la segunda ley de la termodinmica, que se puede definir como la tendencia de la energa a igualar sus diferentes potenciales. En fsica, por lo tanto, la entropa es la muerte. Es el estado de quietud en el que es imposible cualquier trabajo. Ya hemos visto en la primera parte la importancia que revisten 10

estas leyes para algunas interpretaciones ambientales. Pero prescindiendo de las consecuencias que pueden sacar los energetistas de las leyes de la energa para negar cualquier tipo de desarrollo, las leyes que acabamos de ver en forma sinttica son el fundamento para entender a su vez la manera como se comporta la energa al interior del sistema vivo. Puede decirse, de manera muy general, que el sistema vivo es un inmenso consumidor de energa. Lo podemos imaginar a la manera de una inmensa mquina, que de alguna manera tiene que ser alimentada continuamente de combustible, para que no detenga su actividad. Toda la actividad de la vida depende, por lo tanto de una fuente nica que es el sol.

2.2. El padre sol El sol es una estrella relativamente modesta entre los millones de soles dispersos a travs del espacio. La estrella epsilon de Cochero tiene un dimetro dos mil veces mayor. El dimetro del sol es un poco ms de 109 veces el dimetro de la tierra o sea que su superficie puede ser unas doce mil veces mayor que la superficie terrestre. Ello significa que en el interior del sol cabran ms de un milln de planetas iguales a la tierra. El sol tampoco es de las estrellas ms brillantes o ms calientes. En la clasificacin de Harvard, las estrellas ms potentes poseen temperaturas de 25.000 a 100.000 . El sol pertenece a la clase G, o estrellas amarillas, con promedios de temperaturas entre 6.000 y 5.000 . Ello significa que es una estrella de vida media. Las estrellas ms potentes, correspondientes a las clases O, son estrellas azules y las de menor temperatura son estrella rojas, tendientes al violeta. Las estrellas tambin tienen su ciclo vital. Inician su vida como una esfera de baja temperatura y de gran volumen. Las estrellas de clase M cumplen estas caractersticas. Luego van incrementando su temperatura y su densidad, pasando por la clases K,G,F.A,B y O, momento en el que la temperatura empieza de nuevo a disminuir, contrayndose en consecuencia su masa y disminuyendo su brillo. As llega de nuevo a ser una estrella roja de baja temperatura que se puede colocar de nuevo en el nivel M. Nuestro sol no obtuvo la dignidad de llegar a la clase B, porque su masa es demasiado pequea. Est catalogada en la categora de las enanas. Debi iniciar como las dems siendo una estrella de clase M y ascendi hasta llegar al nivel F, para luego regresar hasta 11

situarse en su estadio actual en el nivel G. Todava tenemos suficiente tiempo solar y, por lo tanto, ello no entre en las preocupaciones ambientales del hombre. Como el resto de las estrellas, el sol es una inmensa mquina no solo de energa, sino igualmente de materia. Ante todo, como cualquier estrella, el sol es una mquina de energa. Hace unos seis mil aos, Anaxgoras fue expulsado de Atenas porque dijo que el sol era una piedra incandescente. Haberlo dicho, fue un verdadero desafo contra los mitos y la afirmacin se acercaba mucho ms a la verdad histrica que el mito de Apolo, el de los dorados cabellos, que inicia su carrera por el espacio matinal. Sin embargo, la teora de Anaxgoras tampoco result cierta. La energa solar no puede provenir de la combustin de materia. Proviene de la creacin de materia. Si el sol fuera de carbn encendido, ya se hubiese extinguido hace mucho tiempo. La energa solar tampoco proviene de la radioactividad. Si as fuera la evolucin de la materia sera al contrario de lo que es en realidad. Habra que empezar por los elementos ms pesados, hasta llegar por desintegracin radiactiva, hasta los ms livianos. Ni el radio ni el uranio son los combustibles solares. Por ello es necesario entender que el sol, adems de ser una fuente permanente de energa, es el verdadero creador de la materia. La energa solar se desprende no por la fusin atmica, sino por la fusin de los tomos. Se inicia, por lo tanto, con la fusin del primer elemento qumico, el hidrgeno, que se convierte en Helio, desprendiendo grandes cantidades de energa. En las estrellas, por lo tanto, la materia se sintetiza y no se desintegra por radioactividad. De hecho, el anlisis espectral no ha revelado elementos radioactivos en el sol. A tan elevadas temperaturas, los tres istopos del hidrgeno bastaran para producir helio, litio, berilio, boro y carbono. Es muy posible que las reacciones nucleares se realicen en forma de ciclo. En las estrellas jvenes predomina el hidrgeno que es la base tanto de la produccin de energa, como de la produccin de materia. Cuando la temperatura alcanza medio milln de grados se inician las reacciones nucleares del ciclo protn-protn, para formar el ncleo del deuterio y luego el helio. Slo cuando se sobrepasan los tres millones de grado empieza la formacin del litio, berilio y boro y a los 20 millones de grado se alcanza la temperatura suficiente para la formacin del carbono. Entre tanto se va perdiendo el hidrgeno, que es el combustible fundamental. El sol empez su vida con un 99 % de hidrgeno y en la actualidad, como estrella perteneciente al nivel espectral G, posee 51% de hidrgeno, 42% de helio, 1% de carbono y nitrgeno y 6% de los restantes elementos. 12

La energa solar es, por tanto, la primera forma de energa, si as podemos llamarla, o sea, la que se logra por integracin de la materia. La transformacin del hidrgeno en helio requiere temperaturas muy elevadas. Cuando cuatro tomos de hidrgeno se unen para formar un tomo de helio, solo una pequea parte de la masa (1/125) se convierte en energa. Esta pequea cantidad, sin embargo, es suficiente para producir cantidades enormes de energa. Un gramo de materia alcanzara para trasportar un trasatlntico al rededor del mundo. 2.3. El filtro atmosfrico La tierra est situada a la distancia exacta para poder captar apropiadamente la energa solar. La captacin de la energa, sin embargo, depende de un planeta bien organizado. No basta, en efecto, estar situado a la distancia exacta. Es necesario tener una atmsfera adecuada. Venus y Marte estn a distancias similares a las de la tierra, pero no han organizado debidamente la captacin de la energa. La captacin apropiada de la energa depende no solamente de que exista la radiacin, sino de que el planeta haya "aprendido" a captarla. Eso es lo que ha sucedido con el planeta azul. Plantas y animales somos el producto perfeccionado de la energa solar. Puede decirse que la vida es energa solar domesticada. No toda la energa solar, sin embargo, puede entrar a constituir el tejido de la vida. Como vimos antes, la energa no es un flujo homogneo, sino que est compuesta por diferentes radiaciones de onda que forman el espectro electromagntico. Va desde las ondas ms cortas, que son las que tienen mayor carga energtica a las ondas largas ms benignas y lentas. El sistema vivo tiene que seleccionar por tanto la energa que puede utilizar para el proceso de la fotosntesis. Para ello, la atmsfera sirve de filtro de la energa a travs de mecanismos muchos de ellos posiblemente construidos por el mismo sistema vivo. La atmsfera es el techo de la tierra que permite al sistema vivir en condiciones favorables al interior de la casa. De toda la energa radiada por el sol, llega a la biosfera, o sea, a la capa superior de la atmsfera una cantidad fija que se denomina la constante solar y que asciende a 2 caloras por centmetro cuadrado y por minuto. De esta cantidad slo cerca de un 67 % como mximo llega a la superficie de la tierra. El resto es reflejado por la atmsfera. 13

Las radiaciones de onda ms corta (rayos beta y gama) son reflejadas por las capas superiores de la atmsfera. Posteriormente, unas capas ms abajo, y a unos 25 kilmetros de altura, la vida misma ha construido un escudo protector contra los rayos ultravioletas, situados por debajo de 0.3 micras, que son retenidos en un gran porcentaje por la capa de ozono. Slo penetran hasta la superficie de la tierra los rayos de frecuencia ms larga que componen el espectro luminoso y los rayos infrarrojos. Son estas frecuencias del espectro las que entran a servir como combustible bsico del sistema vivo. La energa que llega a la superficie de la tierra se compone aproximadamente de un 10% de luz ultravioleta, un 45% de luz visible y un 45 % de luz infrarroja. La energa de las frecuencias correspondientes a los colores azul, rojo y ms tenuemente el verde es asimilado por las plantas y las algas y transformados en energa orgnica. El dosel verde de la vegetacin sirve a su vez de filtro de la luz infrarroja, que podra calentar excesivamente la superficie de la tierra, con efectos nocivos para la vida. Pero la atmsfera no sirve slo para filtrar la energa proveniente del sol. Ella tambin sirve como techo de invernadero para la conservacin del calor que la vida misma necesita. La energa que logra penetrar hasta la superficie de la tierra es reflejada por sta y parcialmente conservada bajo cubierta. El CO2 obra a la manera de un vidrio. Deja pasar los rayos del sol, pero de regreso, retiene el calor reflejado por la superficie de la tierra. El agua y la vegetacin tienen una gran capacidad para absorber y retener la energa trmica y, por esta razn sirven de mecanismos estabilizadores de la temperatura, haciendo ms fciles las condiciones para todo el sistema vivo.

2.4. El prodigio de la fotosntesis Del gigantesco flujo de la energa solar, la vida slo absorbe una mnima cantidad a travs de la fotosntesis. La mayor parte de la energa hace trabajos externos a la fotosntesis, pero que tambin son indispensables para el sistema vivo. Los vientos, la evaporacin del agua, el calentamiento de la tierra son tareas indispensables para la vida y todas ellas son impulsadas por la energa solar. Sin embargo, el nico acto creador de la vida es la fotosntesis. La vida es el resultado del proceso total de la energa, pero este proceso tiene su punto culminante en el acto creador de la fotosntesis.

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La imagen de acto creador, sin embargo, puede llamar a engao. Se trata en efecto, no de una creacin de la nada, sino de una simple transformacin de la energa que sigue la primera ley de la termodinmica. Vimos la manera como se forma la energa solar por la integracin de la materia. Quizs a esta formacin de la energa desde la consolidacin de la materia, la podramos llamar el primer estrato de la energa. Es, podramos decirlo, la energa primordial. El paso siguiente en la trasformacin de la energa es la conversin de energa lumnica en energa orgnica y esta es la funcin de la fotosntesis. La fotosntesis es, por lo tanto, el acto inicial de la vida. Es la puerta de entrada de la energa, que emprende una nueva aventura: la formacin de la vida. En esta forma, la energa, despus de haber creado los ladrillos fundamentales de todas las construcciones futuras, que son los 92 tomos, inician una nueva construccin con base en la complejizacin de la materia. La vida, en efecto, tiene como base la formacin de cadenas de carbono y esta nueva sntesis es asimismo un depsito de energa. La fotosntesis es un proceso complejo que se puede resumir en una sencilla frmula escolar: CO + 2H A + Energa = CH O_HO + 2A en donde A es igual al oxgeno en las plantas verdes y se reemplaza por azufre y otros elementos en la fotosntesis bacteriana. Esta frmula abstracta significa, dicho en forma sencilla, que la energa se acumula en las cadenas de carbono. Estas constituyen el tejido de la vida y all permanece en reserva para el gasto que requieren las distintas especies. A travs de la fotosntesis se forma, pues, el deposito de energa utilizado por todo el sistema vivo. La fotosntesis es, por tanto, el proceso por medio del cual la energa solar se transforma en energa orgnica. El descubrimiento de la fotosntesis es, tal vez, uno de los hallazgos ms importantes de la ciencia moderna. Puesto que la fotosntesis slo la realizan las plantas verdes y las algas, se puede afirmar que la energa acumulada por ellas es la base de todo el sistema. Todos los organismos que forman la pirmide de la vida dependen de este depsito bsico para su consumo energtico. El sistema vivo, por tanto, slo tiene una puerta por donde penetra la energa. Desde all contina su camino a lo largo de la alimentacin. El flujo energtico no entra al sistema vivo sino por el canal de la fotosntesis. Esto hace que todas las especies sean 15

interdependientes, porque todas requieren la energa que les suministran las dems. Es lo que estudiaremos en el captulo siguiente. As podemos empezar a entender porqu la vida es una trama, como la llamaba Darwin o un sistema como lo llaman los eclogos. Se podra preguntar por qu hablamos de flujo energtico y no de ciclos de la energa. De acuerdo con la segunda ley de la termodinmica, la energa no se puede recuperar. No es reciclable. La energa que entra al sistema vivo se escapa convertida en calor. La vida, por tanto, tambin tiene que pagar su tributo a la segunda ley de la termodinmica. Esto nos explica mejor, hasta que punto la vida depende de la energa solar. En el momento en que pudisemos reciclar la energa, podramos quizs prescindir del sol. Ello sin embargo, no es posible. Aqu nos encontramos ya con uno de los lmites de la actividad tecnolgica del hombre. No podemos cambiar las leyes de la termodinmica. La vida no es posible sin el continuo flujo de la energa solar.

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3.

LAS CADENAS TRFICAS

Hemos visto como la energa se transforma hasta convertirse en vida. En este captulo vamos a seguir las incidencias del flujo energtico a travs de la alimentacin. El recurso alimenticio es el combustible que permite la actividad de los seres vivos. Es, por lo tanto, la fuente directa de la vida. Ya tenemos encerrada la energa en los depsitos del ecosistema. Las plantas y las algas son un verdadero depsito de energa que van a utilizar las dems especies. Las plantas verdes y las algas absorben el espectro visible de la luz solar. Los eclogos han dado a este primer nivel el nombre de auttrofos que literalmente significa "los que se alimentan de s mismos", del griego "auto trofein". Se podran llamar igualmente energtrofos, o sea, los que se alimentan de energa. De hecho, el nombre de autotrfico se les da por el hecho de que las plantas superiores y la mayor parte de las algas construyen su propio alimento sintetizando elementos inorgnicos simples, con la ayuda de la energa solar. Al resto de la pirmide se le ha dado el nombre de hetertrofos, o sea, los que se alimentan de otros. Los hetertrofos a su vez, se dividen en fagtrofos, que quiere decir, los que se alimentan "comiendo" (del griego fagein=comer) y saptrofos o los que se alimentan de la descomposicin (del griego "sapros"= podrido). Vamos a explicar brevemente estos niveles de las escalas trficas. Los eclogos hablan de una escala ascendente, que comienza con las plantas verdes y se extiende a travs de los fagtrofos, o sea, los herbvoros y los carnvoros, hasta los grandes predadores y una escala descendente, compuesta fundamentalmente por los saptrofos o sea, por todos aquellos organismos que se alimentan de las substancias en descomposicin. El primer escaln de la pirmide ascendente es el que corresponde a los auttrofos, o sea, a las plantas verdes y las algas. Cerca del cincuenta por ciento de la energa solar que cae sobre la superficie de la tierra, recae sobre las algas y las plantas, pero de esta inmensa cantidad de energa es muy poca la que las plantas sintetizan y acumulan. Algunos eclogos dicen que la fotosntesis es perezosa, pero esa apreciacin quizs resulta de una comparacin falsa con los sistemas tecnolgicos. En este nivel, la energa no 17

necesita una eficiencia mayor. Con esa eficiencia escasa, las plantas verdes pueden llenar todo el planeta y satisfacer suficientemente a los eslabones restantes. La energa absorbida por las plantas y las algas son la base de una gran pirmide. La pirmide es un buen modelo para describir el ecosistema, al menos, en relacin con el flujo de la energa. La alimentacin es transmisin de energa y se realiza de un nivel a otro de la pirmide. Como la energa se trasmite a travs de la alimentacin, estos niveles se llaman escala trfica. Trfico en griego significa lo relacionado con los alimentos. As, de peldao en peldao, los seres vivos se alimentan de la energa que les transfieren los organismos situados ms abajo de la pirmide y sirven a su vez como alimento para que los organismos situados ms arriba participen en el complejo banquete de la vida. La energa se va trasmitiendo escala arriba. Los herbvoros se alimentan de la energa acumulada por las plantas y las algas a travs de la fotosntesis. Los diversos niveles de carnvoros a su vez se alimentan de los herbvoros y al mismo tiempo se superponen d tal manera que los niveles inferiores sirven de alimento a los superiores, hasta llegar a la cpula de la pirmide. Los herbvoros y los carnvoros reunidos, han recibido como se dijo antes, el nombre de fagtrofos, o sea, "los que comen". Cmo dijimos antes, la base de la pirmide, es decir, las plantas verdes y las algas, son muy poco eficientes en la transformacin de la energa. La eficiencia del sistema va aumentando a medida que se asciende por la pirmide. Las plantas solo transforman mxime un cinco por ciento de la energa que reciben y de la cantidad que transforman ellas tienen que utilizar aproximadamente un 25% para su propia subsistencia. En esta forma, queda un 75% para el siguiente nivel. Los hervboros aumentan la eficiencia aproximadamente en un 10% y los carnvoros pueden llegar a un 25% de eficiencia en la transformacin de la energa. Puede decirse que la eficiencia del sistema es inversamente proporcional a la cantidad de energa disponible. Si las plantas son perezosas en la asimilacin de la energa, es porque cuentan con inmenso y continuo flujo de energa solar. Con estos presupuestos podemos introducir el concepto de productividad ecolgica. Se puede comprender fcilmente que a travs de la fotosntesis se va construyendo el depsito de energa que requiere el sistema vivo. La productividad no es ms que la velocidad a la que es almacenada la energa. Parte de las existencias de este depsito de energa es consumida por los mismos organismos que la transforman, porque ellos tambin necesitan gastarla para poder vivir. En ltimo trmino "vivir" es un trabajo, en el sentido fsico del 18

trmino, es decir, es un consumo continuo de energa. La energa que no se consume queda sintetizada en materia orgnica que sirve como depsito para que otros organismos la consuman. En esta forma, las plantas sintetizan materia orgnica que sirve de alimento para los animales. En esta forma la energa va siendo transmitida a travs de la alimentacin, de manera cada vez ms eficiente, hasta la cima de la pirmide. La cpula no est ocupada por el hombre. Este es el primer mito que es necesario superar para poder comprender en que consiste el problema ambiental. En la cpula estn situados los grandes carnvoros que dominan la cumbre del sistema. Por esta razn el hombre los ha llamado los reyes de la naturaleza. El len y el chita africanos, el puma y el jaguar americanos, entre los mamferos terrestres o el guila entre las aves, son algunos ejemplos de estos reyes del sistema vivo. La comparacin con los reyes es ambigua. La naturaleza no es una monarqua, es un sistema de gran complejidad y equilibrio dinmico. Los grandes predadores tienen su funcin en la regulacin de la energa. No son simples parsitos del trabajo acumulado por los dems. Estn articulados al sistema, como un escaln ms, sin mayores privilegios. A travs de la prelacin regulan las poblaciones de los niveles inferiores y a su vez, transmiten la energa a los organismos situados en la escala descendente. Hay que tener en cuenta que el nmero de organismos y el peso de los mismos que pueden ser sustentados en un nivel de la pirmide depende, no tanto de la cantidad de energa presente en un momento dado, sino de la velocidad con que se produce la materia orgnica. Recordemos que la productividad, como lo dijimos antes, depende de la velocidad ms que de la cantidad. La velocidad de produccin suele ser mayor mientras ms pequeos sean los organismos. En los grandes predadores concluye la escala ascendente de la alimentacin. Pero, all no acaba la fiesta de la vida. Escala abajo, la vida empieza a alimentarse de la muerte. La escala descendente est ocupada por los que viven de la descomposicin de la materia y a quienes. Como se dijo antes, los eclogos han dado el nombre de saptrofos. Tambin se les llaman los "consumidores de detritus", o sea de desperdicios. Los organismos que empiezan a descomponerse a lo largo de toda la pirmide, sirven a su vez para transmitir la energa a otras especies que en esta forma entran a participar del banquete de la vida. Primero, las especies carroeras, esos animales poco apreciados por la cultura, como los buitres, los gallinazos o las hienas. El trabajo de estos "recicladores" es fundamental. Ellos impiden que 19

la putrefaccin se acumule, haciendo imposible la continuidad de la vida. En esta forma los complejos sistemas orgnicos se van reduciendo de nuevo a cadenas qumicas ms o menos sencillas, pero que pueden ser favorables o desfavorables para la vida. El nitrgeno acumulado en el protoplasma se convierte en xidos o cidos que pueden ser fatales para el sistema. Es all en donde entra otro de los mecanismos inventados por la vida y que estudiaremos en el captulo siguiente. Podemos mencionar por va de ejemplo, algunas de las divisiones del ejrcito de organismos que se encargan de descomponer los residuos vegetales. En primer lugar entran los mohos, los hongos y las bacterias no formadoras de esporas. Estas especies se encargan de la primera faena que consiste en descomponer las substancias orgnicas ms blandas, como los aminocidos y las protenas ms simples. Luego entra el ejrcito ms vigoroso de los mixobacterias que atacan las substancias endurecidas de la celulosa para dar paso a los actinomicetos, encargados de construir el humus con todas las substancias disueltas. Podemos observar la manera como se recuperan los nutrientes en la cadena de detritus en una comunidad de manglares. Los manglares son las asociaciones vegetales que crecen a la orilla del agua, elevados sobre gigantescos zancos, se han adaptado a las condiciones de salinidad. Las hojas del mangle caen al agua y son dispersadas por la corriente y consumidas por los devoradores de detritus, o sea por los hongos, las bacterias y los protozoos. Estos, a su vez, sirven de alimento a los moluscos, cangrejos y nemtodos, los cuales son devorados por los pequeos peces que sirven de presa a los grandes predadores acuticos y a las aves marinas. Vista desde esta perspectiva, la vida individual parece ser un simple accidente, que cumple con la funcin de reconstruir continuamente la pirmide de la vida. Las especies se reproducen solamente en la medida que permite el sistema global y mueren en la proporcin necesaria para permitirle a cada especie cumplir su funcin. Este retorno de los elementos a sus caractersticas ms simples, que llamamos muerte, es solo la continuacin del ritmo de la vida. La muerte de unos es necesariamente la vida de otros. Sin muerte es imposible la vida.

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4.

LOS CICLOS DE LA MATERIA

INTRODUCCIN

Imaginmonos, que el proceso de la vida terminase con las escalas trficas y que todos los restos de los organismos que forman la pirmide se fuesen acumulando sobre la superficie de la tierra. sta se convertira en poco tiempo en un inmenso basurero en donde la vida acabara por hacerse imposible. Es aqu donde interviene el tercer elemento necesario para comprender el funcionamiento del ecosistema. Los eclogos le han dado el nombre de ciclos biogeoqumicos. Mientras la energa es un flujo que no retorna y que es necesario renovar continuamente gracias al gigantesco potencial del sol, los elementos naturales de los que se compone la vida son limitados y por tanto deben ser reciclados en forma permanente por el mismo sistema. Al sistema vivo entran aproximadamente treinta elementos de los noventa y dos construidos por la naturaleza: desde el hidrgeno hasta el uranio. Los restantes, que vienen despus del uranio en la tabla peridica, han sido sintetizados por el hombre y no nos interesan por el momento para el anlisis. Algunos de los elementos, como son el oxgeno, el hidrgeno, el nitrgeno y el carbono se utilizan en casi todos los procesos, otros solo en algunos casos especficos. El hierro, por ejemplo, es usado por algunas especies para transportar el oxgeno. Otros elementos slo entran en mnimas cantidades, pero estas trazas son indispensables en el funcionamiento de algunos organismos. Todos estos elementos son manejados por el sistema con la mxima economa. El sistema puede desperdiciar energa, pero no puede desperdiciar los elementos en ocasiones escasos o que se requieren en varios momentos del proceso. De ah que la vida ha encontrado formas de reciclaje de los elementos materiales dentro de la mayor eficiencia posible. El reciclaje evita que el sistema acumule basuras. 21

4.1. El ciclo del nitrgeno Para entender los ciclos de los elementos podemos estudiar brevemente el ciclo del nitrgeno. Este elemento es indispensable para la construccin de protenas, que forman gran parte de los organismos vivientes. El gran depsito de nitrgeno es la atmsfera, compuesta en un 80% aproximadamente por este elemento. Sin embargo, el nitrgeno atmosfrico tiene que ser transformado para que pueda servir al sistema vivo. En esta funcin se han especializado algunas bacterias y las algas verdeazules. Cuando los organismos mueren y empieza a descomponerse se puede convertir en elemento txico. Otras bacterias estn encargadas de transformarlo para que pueda ser utilizado de nuevo por los organismos. Lo reducen a amonaco, nitritos y nitratos, para ser expulsado de nuevo a la atmsfera y reiniciar el ciclo. El proceso de la vida depende no solo del acto creador de la fotosntesis, sino tambin del proceso por medio del cual las bacterias y los organismos foto y qumico-sintticos fijan el nitrgeno atmosfrico. Ninguno de los organismos superiores tiene la capacidad de sintetizar el nitrgeno y por tanto, tambin en este sentido dependen de minsculos organismos. Incorporar el nitrgeno al sistema requiere un gasto de energa. Por el contrario, la segunda parte del ciclo, o sea la desintegracin del nitrgeno desde las protenas hasta los nitratos produce energa que es aprovechada por los organismos desintegradores. Parte del nitrgeno se pierde en el ocano, arrastrado con los sedimentos de los ros. Esta perdida es compensada en el sistema por el nitrgeno que introducen en la atmsfera los gases volcnicos. El rayo, por su parte, es uno de los mecanismos naturales para la fijacin del nitrgeno. Podemos anotar de paso, que lo que llamamos catstrofes, no es, en ocasiones, sino fenmenos cclicos de renovacin de los elementos necesarios para la vida. El hombre, por tanto, tiene que aprender a vivir con ellos.

4.2. Otros ciclos El ciclo del azufre es interesante de estudiar, porque enlaza el aire, el agua y la tierra. El depsito principal son algunas 22

formaciones rocosas, con cantidades menores en forma de gases atmosfricos. En este caso tambin intervienen pequeos organismos para convertir el azufre en forma disponible para la asimilacin por parte de los organismos vivos. Estos microorganismos se van reemplazando en su tarea a la manera de los competidores en una carrera de relevos. Ellos forman un crculo, tal como puede observarse en la siguiente figura: S SO4 H2S S

Los sulfatos, al igual que los nitratos y los fosfatos son la combinacin apropiada para que los materiales sean incorporados a las protenas de los organismos auttrofos. La vida tambin se alimenta de la muerte y de esta forma pueden describirse los ciclos de los otros elementos. Son especialmente importantes para entender los problemas ambientales los ciclos del dixido de carbono y del oxgeno. Estos dos elementos forman un equilibrio que ha durado millones de aos en formarse y que en el estado actual de la vida est regulado por el intercambio entre los auttrofos y los hetertrofos. Las proporciones actuales en que estn combinados estos elementos en la atmsfera han sido construidas por el mismo sistema vivo durante millones de aos. La atmsfera primitiva era muy distinta a la actual. Estaba cargada de amonaco y de otros gases. La vida tal como la conocemos, no hubiese podido formarse en ese ambiente. Los organismos unicelulares estuvieron expulsando oxgeno durante millones de aos. Ellos dominaron la evolucin durante un perodo cuatro veces ms largo que los escasos seiscientos millones de aos de la vida multicelular. Su trabajo bsico result en la modificacin de la composicin de la atmsfera y gracias a ellos la vida actual pudo empezar a construirse. Hoy en da, el balance entre oxgeno y CO se conserva aproximadamente estable, a no ser por el aumento del CO producido por la quema de los combustibles fsiles por parte del hombre. Sin embargo, el equilibrio entre produccin orgnica y respiracin no parece ser exacto. Cada ao se produce a travs de la fotosntesis unos cien mil millones de toneladas de materia orgnica y una cantidad un poco menor se vuelve a oxidar, produciendo CO y agua. Es este pequeo exceso de produccin de materia orgnica, que libera oxgeno gaseoso y elimina CO lo que ha hecho posible la evolucin y la vida tal como la conocemos. Casi todos los elementos pueden verse en la misma forma, 23

integrndose a los grandes ciclos de los procesos vivos. El agua, absorbida por la energa solar de las grandes planicies marinas, es elevada a la atmsfera y condensada en esas fuentes de energa que son las nubes. Desde all se precipita sobre las superficies continentales y se inicia el recorrido desde las altas cumbres, a travs de las venas fluviales, hasta regresar al ocano. A la etapa del ciclo que desciende desde los nevados hasta el mar, los gegrafos le dan el nombre de escorrenta. De la misma manera se podran describir los ciclos del carbono y de los dems elementos, pero estos pocos ejemplos son suficientes para empezar a comprende de manera distinta la fsica y la qumica. Los elementos entran en el juego de la vida y no existen como simples trozos de materia inerte, sino como piezas fundamentales de un gran sistema. Esta manera de mirar los elementos es indispensable para adquirir una perspectiva ambiental e interdisciplinaria. La fsica y la qumica estn integradas de hecho en el gran sistema de la vida. Cada uno de los elementos, al igual que cada una de las especies, tiene una funcin que cumplir y para cumplirla tiene que someterse a los ciclos y a los procesos que regulan el sistema total.

4.3. Los ciclos nutritivos Queremos, sin embargo, hacer una breve alusin al ciclo de los elementos nutritivos, por la importancia que tiene para comprender la dinmica de las selvas tropicales. El estudio de este ciclo apenas se inicia, pero los resultados de las investigaciones ya son suficientes para hacer comprender la manera como los distintos sistemas vivos utilizan de manera diferenciada, dichos elementos. Estos constituyen, junto con la energa solar y el nitrgeno los elementos bsicos para la formacin de los organismos. Su concentracin en el suelo o en el agua es muy pequea. De all son asimilados por los organismos en diferentes formas. La mayor parte de las plantas superiores, o sea las plantas con semilla solo necesitan alimento inorgnico muy simple. Slo algunas algas requieren de alimentos orgnicos complejos y, por esta razn no deberan llamarse exactamente heterotrficas, ya que no construyen totalmente su propio alimento. Existe, por tanto, un verdadero ciclo de materia orgnica entre suelo, agua y materia orgnica. La comprensin de este ciclo es muy importante para entender la fertilidad de los suelos y su adaptabilidad a la agricultura. Los ciclos de los elementos nutritivos son, en efecto, muy 24

diferentes en los climas templados y en los ecuatoriales. En los primeros la mayor proporcin de los elementos permanece fijada al suelo, mientras que en la selva hmeda ecuatorial los elementos permanecen la mayor parte del tiempo, adheridos a la biomasa. Esta es la razn por la cual la tala de las selvas hmedas tiene consecuencias catastrficas, porque el agua se encarga de arrastrar el poco material nutritivo que queda en el suelo. Por el contrario, cuando se eliminaron los bosques de las tierras templadas, situados por encima del trpico de Cncer, los suelos pudieron ser utilizados en forma intensiva para la actividad agrcola. Para la renovacin de los elementos nutritivos, el sistema vivo utiliza principalmente a las bacterias y los hongos. Son ellos los que recogen para su alimentacin los nutrientes desechados por las excreciones de los diferentes organismos. Aqu se reinicia, por lo tanto, a lo largo de los niveles de la cadena alimentaria, la reabsorcin de los nutrientes que en otra forma pasaran a formar ingentes masas de desechos, en medio de los cuales, la vida no sera posible. Como puede verse a lo largo de este captulo, la energa es la nica fuente de la vida. Si al sol se le puede dar significativo nombre de "padre", sin duda alguna la tierra es "madre". El SUELO es, junto con el agua, el depsito principal los elementos nutritivos de las plantas y es, por consiguiente, segunda fuente de la vida. no el la de la

4.4. El suelo El suelo no es, como generalmente se le considera, un cuerpo inerte, simple depsito de los elementos nutritivos. Puede considerarse ms bien como la primera capa del reino vivo, transformada continuamente por procesos fsicos, qumicos y biolgicos. El suelo es la capa superior del manto terrestre, formado por partculas minerales y orgnicas. Las partculas minerales son el producto de la descomposicin de las rocas y el material orgnico es el resultado de la descomposicin de los sistemas vivos. El suelo es, por lo tanto, la franja lmite entre lo inorgnico y lo orgnico, entre el mineral y la vida. Todo est cuidadosamente regulado en este soporte y principio del sistema vivo. La textura, o sea el tamao de las partculas que lo forman (grava, arena, barro o arcilla) lo hacen mas o menos poroso y conductor del agua. Las partculas no estn acumuladas en cualquier forma, sino que forman una verdadera estructura con diferentes 25

equilibrios de acidez o alcalinidad. Los coloides o pequeas partculas estn cargadas elctricamente y, por tanto, pueden atraer y retener iones, que son las partculas qumicas de las substancias disueltas. Los iones que tienen carga elctrica positiva se llaman bases. Estas son entre otras, el calcio, el magnesio y el potasio. A travs del intercambio de bases, estas son trasladadas de los coloides a las plantas, que los requieren para su crecimiento. Las bases estn balanceadas por los iones de hidrgeno que tienen carga elctrica positiva y acidifican el suelo. El suelo propiamente dicho est formado por los dos horizontes superiores, que los edaflogos llaman horizontes A y B. El horizonte C no es ms que la capa inferior, colindante con la roca madre y que ya est regularmente erosionado. La formacin de los horizontes superiores est ntimamente ligada al clima y a la contextura del suelo. Un exceso de precipitacin, con poca capacidad de retencin, por parte del suelo, puede eliminar los coloides y las bases, sin las cuales es imposible la alimentacin de las plantas o puede depositar los coloides y las base en el horizonte B, con lo cual las plantas tendrn que desarrollar estrategias especiales de adaptacin. Por exceso de precipitacin, los suelos de las selvas tropicales pierden gran parte del slice y de las bases, lo que los hace poco frtiles para la actividad agrcola. En los climas secos, en cambio, en los que la evaporacin excede a la precipitacin, el agua abandona en la superficie el calcio, formando las costras salinizadas de carbonato clcico. Los edaflogos han hecho una primera clasificacin de los suelos con base en estos dos extremos. Los suelos que reciben mucha precipitacin, estn cargados de hidrxidos de aluminio y de hierro y por esta razn reciben el nombre de suelos pedalfer (=suelos de alumnio y hierro). En cambio los suelos con poca precipitacin y, por tanto, con excesos de carbonato clcico, son llamados suelos pedocal. Como veremos luego, las conferas se desarrollan muy bien en suelos pedalfer, porque utilizan poco el magnesio y el calcio, en cambio las hierbas y los cereales, que requieren de grandes cantidades de calcio y magnesio, se adecuan a los suelos de tipo pedocal. La temperatura influye igualmente en la formacin del suelo. A medida que aumenta el calor, crece igualmente la cantidad de bacterias que devoran rpidamente la capa vegetal en descomposicin. Por esta razn, el suelo es tan escaso en las selvas hmedas del trpico. Se llama humus (del latn "humus"=suelo) a la materia orgnica 26

inerte del suelo. La humificacin o formacin de humus se debe a la oxidacin de la materia vegetal, mediante la cual se forman los cidos orgnicos, que contribuyen a la descomposicin de los minerales. En los climas fros en donde la produccin de humus excede la descomposicin del mismo, se acumula con ms facilidad, mientras que en las regiones tropicales, como dijimos antes, se hace difcil a la formacin de humus, por la rpida descomposicin de la materia orgnica y la alta precipitacin. Con estos antecedentes podemos distinguir varios procesos de formacin de suelos. En los climas fros, con alta humedad predomina el rgimen de podzolizacin. All los cidos hmicos lavan de bases y coloides la parte superior del suelo, dejando solo los compuestos de slice. Es la tierra ideal para las conferas, como el abeto y el pino, que no requieren de bases para su crecimiento. El mismo fenmeno de precipitacin intensa produce en los climas clidos un proceso antagnico de formacin de suelos que recibe el nombre de laterizacin. Es el caso de la selva tropical siempre lluviosa. La intensa accin bacteriana consume rpidamente la vegetacin muerta y por lo tanto es muy escasa la formacin de cidos hmicos. El sesquixido de hierro (Fe2O3) se acumula en forma de arcillas rojas (lateritas). Por su parte el proceso de calcificacin predomina, como dijimos en los climas en los que la evaporacin excede a la precipitacin. El proceso de gleicificacin se da en paisajes con drenaje escaso, pero no salino. Es caracterstico de la tundra polar y de otros biomas. Se llama as, porque en el horizonte B se forma un estrato de arcilla compacta que se denomina "glay". Por ltimo el proceso de salinizacin tiene lugar en suelos desrticos con alta concentracin de sales tales como sulfatos y cloruros de calcio y sodio. Con las nociones hasta aqu explicadas, podemos quizs comprender mejor lo que significa la trama de la vida. Ella se compone de energa y de materia y se abastece tanto por la absorcin de la energa solar, como por el reciclaje de los elementos materiales. Con estas entradas bsicas, el sistema vivo construye su inmensa variedad. Sin embargo, para adentrarnos en la comprensin del problema ambiental tenemos que analizar todava el elemento eje de la adaptacin que es el nicho ecolgico y que estudiaremos en el prximo captulo.

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5.

EL NICHO

La funcin que cumple cada una de las especies y que se ha empezado a comprender en los captulos anteriores, es lo que en ecologa se denomina nicho. Ningn trmino es quiz tan mal comprendido y utilizado en el lenguaje ambiental corriente. Es, sin embargo, el concepto nuclear de la ecologa y resume y articula los otros elementos del ecosistema. Ante todo es necesario diferenciar entre nicho y habitat. El habitat es el lugar en el que habita un organismo o una poblacin o en el que esperamos encontrarlo. El habitat es, por tanto, slo una parte del nicho. As, por ejemplo, el habitat del len son las grandes sabanas tropicales del frica, como las del chigiro son las sabanas tropicales de Sudamrica. El nadador de espaldas (notonacta) solo esperamos encontrarlo en aguas someras y al mangle en los bordes de los sistemas acuticos. El concepto de nicho, en cambio, designa las funciones que ejerce una especie dentro del sistema total. Vimos cmo algunas bacterias se especializan en introducir el nitrgeno, otras en transformarlo. Todas las especies ocupan un lugar preciso en la trasmisin de la energa a lo largo de las cadenas trficas. Hay plantas especializadas en colonizar terrenos vrgenes, races capaces de concentrar nitrgeno. Cada organismo tiene una funcin propia dentro de ese reloj exacto del ecosistema. El nicho est relacionado, por tanto, con las posibilidades adaptativas de cada una de las especies y designa la ubicacin funcional de esa especie en el ambiente global y dentro del sistema de vida que se forma en ese ambiente. Hay especies con mayor o menor resistencia a la acidez de los suelos o a la salinidad de las aguas o al cambio de temperatura. Ello quiere decir que morfolgicamente se han adaptado a esas condiciones, dentro de las exigencias funcionales del ecosistema del cual forman parte. Esta concepcin de "nicho" como "estado funcional" o como lo llama Odum la "profesin" de cada especie, fue planteada por primera vez por el bilogo ingls Elton y ha sido acogida por muchos de los 28

eclogos posteriores, algunos de los cuales, como Hutchinson, han intentado medirlo en trminos matemticos. Los eclogos han llegado a la conclusin de que slo existe una especie por nicho. Eso es lo que se denomina como principio de Gausse. Ello significa que una vez que una especie desarrolle una actividad necesaria al sistema de la vida, no tiene porque aparecer otra especie que compita con ella dentro de la misma actividad. En este nivel no se requiere la competencia. El ecosistema busca ms la articulacin de todas las funciones para lograr el equilibrio global, que una lucha competitiva intil y desgastadora. El ecosistema no es un espacio para que en l compitan organismos individuales o especies distintas. Es un sistema en el que hay lugar o no para que se incorporen o surjan determinadas especie, de acuerdo con las funciones actuales o posibles. El nicho regula las adaptaciones orgnicas, pero tambin define los patrones de conducta. La territorialidad, los comportamientos sexuales, la formacin de sociedades, etc., estn ntimamente ligados a la funcin que cada especie ocupa dentro del sistema. El nicho, por tanto, es un concepto con una gran variabilidad semntica, o sea, con una gran capacidad de describir las distintas situaciones de una especie. Existen nichos espaciales, como el hbitat, nichos trficos que describen la posicin de una especie dentro de las escalas alimentarias, nichos sociales, etc. Por el momento podemos concluir que el sistema vivo, sin considerar todava al hombre, se adapta al medio ambiente de manera creativa, a travs de la formacin de nichos o espacios estructurales ubicados en el sistema. Esta idea es fundamental para entender ms adelante, las formas adaptativas de la especie humana y, por lo tanto, el problema ambiental. Cada especie cumple su funcin dentro del ecosistema, especializando los rganos biolgicos para el cumplimiento de dicha funcin. O sea, que el cumplimiento de la funcin requiere una alta especializacin orgnica. Podramos decir, con riesgo de caer en reduccionismos, que los organismos vivos son mquinas biolgicas finamente especializadas para cumplir una funcin. Los animales predadores cumplen su funcin con fauces y garras, las plantas poseen clorofila para ejercer la funcin de la fotosntesis, las bacterias nitrogenantes estn organizadas morfolgicamente para introducir el nitrgeno al ecosistema. Se puede decir, por tanto, que los rganos responden a las funciones y que el nicho es la estrategia adaptativa bsica del ecosistema. En las diferentes zonas de vida, los nichos ecolgicos se 29

corresponden. Existen, por tanto, especies que realizan funciones similares en zonas de vida distintas. A esta similitud de nichos o de funciones se le ha dado el nombre de equivalentes ecolgicos. Los grandes predadores, como el len, el chita, el puma son equivalentes ecolgicos, es decir, ocupan la funcin de rematar la escala ascendente de alimentacin. Son los "reyes" en cualquier lugar en donde estn. Los nichos pueden ser ms o menos cercanos. Un animal que devora a otro tiene un nicho vertical cercano. En cambio, dos especies que compitan por el mismo alimento o por alimento parecido, ocupan nichos horizontales cercanos, o sea, que son vecinos dentro de la misma mesa o nivel trfico. Las especies vecinas ubicadas dentro del mismo hbitat se llaman simptridas, o sea, que pertenecen a una misma patria. A las especies ubicadas en habitat diferentes se les da el nombre de aloptridas, trmino que significa "patrias distintas". Generalmente las especies simptridas vecinas presentan mayores diferencias morfolgicas, fisiolgicas y conductuales que las especies aloptridas. Ello se debe a lo que Brown y Wilson han llamado desplazamiento de caracteres, que significa que algunas caractersticas tienden a desplazarse, con el objeto de identificar su propio nicho y diferenciarse mejor. El surgimiento de nuevas especies, fenmeno al que se le da el nombre de especiacin puede darse tambin, como lo han demostrado investigaciones recientes, por desplazamiento de caracteres, o sea, por procesos de diferenciacin entre especies que conviven en nichos demasiados cercanos. La teora tradicional dentro del modelo darwinista, favoreca los procesos de expectacin aloptrica, segn el cual, parte de la poblacin de una determinada especie resulta aislada del resto de sus compaeros por algn accidente fortuito. En el aislamiento se acentan por evolucin las diferencias entre especies. Darwin observ las diferencias detectadas en los pinzones de las distintas islas Galpagos, que han sido explicadas por Jack, desde el punto de vista de la diferenciacin aloptrica. Sin embargo, parece que la especiacin simptrica es tambin muy importante. Esta manera de considerar la evolucin desde el punto de vista ecolgico intenta, como lo expresa Odum, "considerar el espectro entero que va de la poblacin local al vasto ecosistema funcional". Son muchos los patrones adaptativos desarrollados por las especies para cumplir con sus funciones. Los vegetales, puesto que carecen de sistema nervioso, desarrollan mecanismos para captar mejor la luz del sol o las substancias nutritivas. Estos mecanismos se conocen con el nombre de tropismos (trope o tropos, en griego, 30

significa retorno, revolucin, carcter). Algunos de estos tropismos son bien conocidos. Las plantas orientan su superficie hacia el sol. Son heliotrpicas. Las races, en cambio son geotrpicas, o sea que se orientan hacia la tierra. Sin estos tropismos sera ms difcil cumplir con la funcin que les corresponde dentro del sistema. Los animales inferiores tienen otro tipo de conductas adaptativas llamadas taxis, que en griego significa "arreglo, orden, estado o condicin". Son movimientos de respuestas a estmulos favorables o desfavorables necesarios para el cumplimiento de su actividad. Estas respuestas a los estmulos se han ido perfeccionando a lo largo de la evolucin. Los animales superiores tienen un cdigo muy complejo de respuestas a mltiples estmulos. A este mecanismo adaptativo se le ha dado el nombre general de instinto. El salmn, por ejemplo,, reconoce la ruta del agua que debe seguir para desovar, posiblemente por el color o el sabor. Como puede verse, cada especie construye sus propios mecanismos adaptativos para el cumplimiento de las funciones que les corresponde dentro del sistema global. El nicho, por tanto, ayuda a localizar no solo el hbitat o lugar ocupado por la especie, sino su lugar dentro de la escala de alimentos o sus comportamientos y los mecanismos adaptativos. De all la importancia que tiene el concepto de nicho para entender las relaciones del ecosistema. Como se ver en los siguientes CUADERNOS, es igualmente importante para comprender la funcin del hombre dentro de la naturaleza, algo sobre los que han reflexionado muy poco las ciencias sociales.

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6.

EQUILIBRIO Y RESILIENCIA DEL SISTEMA VIVO. LA POBLACIN.

6.1. El concepto de equilibrio El conjunto de factores que hemos estudiado forman lo que podemos llamar "el orden ecosistmico". La lectura detallada del texto bsico nos ha debido llevar a la conviccin de la existencia de dicho orden. De hecho, la ecologa ha cimentado el conocimiento y la definicin de un orden natural, en el que las partes se ensamblan en nicho interdependientes. Es a este orden sistemtico al que podemos llamar igualmente "equilibrio". El trmino de equilibrio es originario de la mecnica y de all lo trasladaron los bilogos para explicar ciertas caractersticas del sistema vivo. Puede prestarse a falsas interpretaciones y su aplicacin debe hacerse con cautela, pero no existe hasta el momento otro trmino que caracterice mejor el balance de funciones dentro del ecosistema. El trmino no tiene el mismo significado que en la fsica, pues aqu se refiere a que los diferentes elementos del sistema estn balanceados y mutuamente se mantienen dentro de determinados limites e impiden que el sistema global se destruya. No es, pues, sinnimo de muerte, sino de complementariedad y de balance. Hemos visto a lo largo de los captulos anteriores que el sistema est cuidadosamente balanceado. En el anlisis de los ciclos biogeoqumicos se pudo observar el balance existente entre oxgeno y gas carbnico. Igualmente se puede comprender cmo se balancean los distintos niveles trficos. El concepto de equilibrio se puede observar con claridad en la manera como se limita la poblacin dentro del ecosistema y ese es el ejemplo que vamos a utilizar para explicar el concepto de equilibrio.

6.2. El concepto de poblacin Los eclogos llaman poblacin al nmero de individuos de una sola especie que habitan en un territorio determinado. Se puede comprender fcilmente que si una poblacin se multiplica en exceso 32

el equilibrio del ecosistema se desploma. La poblacin de cada especie, o lo que es igual, de cada nicho ecolgico, se mantiene dentro de sus lmites, pues depende de la energa acumulada en el nivel inmediatamente anterior. Si los jaguares se multiplicaran tanto que necesitaran consumir todas las dantas, acabaran muriendo ellos mismos por falta de alimento. Por lo general ninguna poblacin alcanza el nivel mximo de crecimiento poblacional, que podra ser posible dentro de su medio, sino que se mantienen por debajo de su margen de reproduccin, aminorando en esta forma los riesgos de colapso del sistema total. Los eclogos llaman potencial bitico al mximo nivel posible de crecimiento poblacional permitido por las condiciones ambientales y por el suministro de energa. El equilibrio o balance poblacional est, pues controlado por las leyes de la transmisin de la energa y por la prelacin. Esta ley se puede resumir brevemente diciendo que no puede haber ms gallinazos que mortecina. Los controles para mantener el equilibrio, difieren en los distintos sistemas. Mientras el sistema sea ms primitivo, su control depende ms de estmulos externos como son el calor, la humedad, etc. A medida que el sistema se desarrolla y perfecciona va creando sus propios mecanismos de control, como la prelacin, las conductas sexuales, la territorialidad, etc. 6.3. La resiliencia: Los mrgenes de la especie El ecosistema est lleno de lo que podramos llamar colchones de seguridad, mrgenes en los cuales es posible vivir y reproducirse. Dentro de estos mrgenes precisos, a veces extremos, se desarrolla la vida de las diferentes especies. Es a estos mrgenes de la vida a lo que llamamos resiliencia. Resiliencia es tambin un trmino extrado de la fsica. All significa la resistencia de los metales a la ruptura por choques. En ecologa, resilencia significa que el sistema no es esttico sino que se mueve dentro de determinados lmites. El equilibrio en la naturaleza no se comporta como una balanza sino como un pndulo. Esta imagen, sin embargo, tambin es demasiado mecnica. Se podra decir ms bien que el mismo sistema va creando sus propios mrgenes de posibilidades. Es uno de los aspectos ms inquietantes y interesantes de la evolucin. A pesar de que cada una de las especies ocupa un nicho ecolgico, ninguna de ellas est ligada muy estrechamente a condiciones ambientales o fsicas precisas. Hay especies que tienen una gran capacidad para resistir cambios bruscos de temperatura, de salinidad, de humedad, de sequa, etc. otras tienen lmites estrechos. Las especies se pueden mover, por tanto, dentro de ciertos lmites. Los 33

lmites amplios los llaman los eclogos con el prefijo griego euri-y los lmites estrechos con el prefijo esteno-. Las cucarachas, por ejemplo, son una especie muy antigua con amplios mrgenes de adaptacin tanto a la temperatura como a la comida. Son euritrmicas y euritricas. Las podemos encontrar junto al fuego o buscando alimento en el refrigerador. Si las dejamos sin alimento suficiente acaban refugindose en lugares como las bibliotecas y adaptndose a los alimentos ms extraos.

6.4. La resiliencia ecosistmica Las especies se pueden mover dentro de un espectro de posibilidades ms o menos amplio. El ecosistema, como estructura global, recoge todos los mrgenes de adaptacin de las distintas especies y puede decirse que tiene una cierta movilidad dentro de un flujo determinado de condiciones ambientales. La resilencia significa que pueden cambiar, dentro de determinados lmites, las condiciones de humedad, temperatura, presin atmosfrica u otras y el sistema puede seguir reproducindose. Estos mrgenes, tienen un lmite y sus extremos se interrumpen generalmente de manera abrupta, a la manera como se rompe un metal. Al pasar dicho margen, el sistema se derrumba y es imposible que se pueda volver a reconstruir o tendr que cambiar radicalmente sus caractersticas. A travs de todo el proceso evolutivo, el cambio brusco o lento de las condiciones climticas han significado una transformacin a veces radical de las zonas de vida. Las glaciaciones del pleistoceno, por ejemplo, modificaron mucho las condiciones de todo el planeta. Estas modificaciones son un problema estrictamente ecolgico. Las zonas de vida se forman adaptndose a las nuevas condiciones. En los picos mximos de glaciacin, por ejemplo, las taigas polares se desplazaron hacia el sur e hicieron correr las zonas de conferas y estas a su vez desplazaron a los bosques caducifolios. Las zonas se reprodujeron iguales, solo que desplazadas hacia el sur. Puede decirse quizs que la evolucin ha ido favoreciendo los mrgenes estrechos de resilencia. Mientras ms antigua sea una especie, posee una gama ms amplia de posibilidades de adaptacin. Son ms resistentes a los cambios de las condiciones externas como la temperatura, la humedad, etc. Los sistemas complejos, ms tardos en el proceso evolutivo, han diferenciado las funciones de las 34

distintas especies, o sea que cada especie ocupa un lugar ms estrecho, si as puede decirse, dentro del ecosistema y por lo tanto, tiene mrgenes menos espaciados de movilidad. Dicho de otro modo, los ecosistemas ms complejos y ms recientes estn compuestos por organismos muy especializados, que slo pueden vivir adaptados a su medio dentro de mrgenes muy precisos. Esta determinacin de las funciones y, por lo tanto, de los lmites de adaptabilidad de las especies, es posiblemente una de las barreras encontradas por el proceso evolutivo antes de la aparicin del hombre. Podramos decir con una imagen un poco tosca, que la pirmide del ecosistema estaba demasiado llena. Las posibilidades de seguir incrementando el nmero de nichos era cada vez ms escasa.

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7. LA SUCESIN ECOSISTMICA

Hasta ahora hemos estudiado los principios generales que rigen cualquier zona de vida. Sin embargo en la naturaleza no se dan las cosas de una manera tan esttica. Los ecosistemas tambin evolucionan. El concepto de que los ecosistemas evolucionan tiene por lo menos dos sentidos. Designa ante todo el desarrollo del ecosistema, o sea, la manera como llega a su madurez. A este proceso se le ha dado el nombre de sucesin ecolgica. En segundo lugar, alude a la manera como se ha venido complejizando la estructura de los sistemas vivos a lo largo del proceso evolutivo. Vamos a analizar el primer aspecto en este captulo dejando el aspecto evolutivo para el captulo intitulado "la vida en el tiempo csmico". Ante todo es importante comprender que los ecosistemas maduros son el resultado de un proceso de formacin. Crecen, por tanto, y se desarrollan hasta llegar a su madurez, a la manera de cualquier organismo. Odum resume este proceso en tres conceptos bsicos: 1. Es un proceso ordenado y predecible del desarrollo de la comunidad que comprende cambio en la estructura de las especies y en los procesos de las relaciones entre las mismas y con su medio. 2. Este proceso resulta de las modificaciones del medio fsico introducidas por el mismo sistema vivo.Ello significa que la sucesin est controlada por la comunidad". Sin embargo, el medio es el que determina el tipo de ecosistema que se desarrolla. 3. Este proceso culmina en un ecosistema relativamente estable llamado clmax., despus de pasar por algunas etapas parciales que los eclogos llaman seres o etapas serales. La selva tropical hmeda, que admiramos en la Amazonia o en la Costa Pacfico no apareci de forma sbita. Es el resultado de un largo proceso de sucesin. Lo mismo puede decirse de casi todos los sistemas de vida, aunque, como lo han descubierto investigaciones recientes, no de todos ellos. Hay algunos sistemas sencillos que no requieren pasar por diversas etapas de formacin para llegar al clmax. 36

Muchas de las especies son desplazadas al paso de las distintas etapas. Ello se debe a las modificaciones que las mismas especies introducen en el medio y que crean condiciones favorables para el desarrollo de otros especies y desfavorables para su propio desarrollo. Las primeras especies que colonizan los suelos de las praderas abiertas producen antibiticos que inhiben su propio desarrollo en las etapas siguientes. En la primera etapa del desarrollo de un ecosistema la mayor parte de la energa se gasta en producir materia orgnica, o sea, biomasa (P). Ello significa que al principio la produccin es mayor que la respiracin. Por respiracin se entiende aqu el resultado de la energa gastada en la conservacin del organismo o del ecosistema (R). A medida que el ecosistema madura la relacin entre estos dos trminos (P y R) se invierte, es decir que el ecosistema maduro tiende a gastar ms energa en la conservacin del mismo (R), que en la produccin de biomasa. El resultado es el equilibrio llamado Clmax, en el que se logra mantener con el mecanismo arriba indicado, el grado mximo de biomasa que permiten las condiciones ambientales, o lo que es lo mismo, un alto contenido de informacin y un elevado nivel de cooperacin simbitica entre los organismos, con un gran gasto de energa. En esta forma, en los ecosistemas que han llegado a su madurez, una gran cantidad de biomasa es mantenida con un mnimo de produccin diaria. En las primeras etapas de formacin de un ecosistema, las cadenas trficas son muy sencillas, o sea, que existen muy pocos niveles superpuestos de predadores. En los ecosistemas maduros esta red alimentaria se convierte en una malla compleja y muy diversificada. Ante todo, aumenta mucho la energa consumida en la escala descendente de "detritus", por el hecho de que la biomasa en descomposicin aumenta enormemente. Igualmente en las primeras etapas los organismos son ms sencillos, pero tienen mecanismos muy rpidos de reproduccin y un margen muy amplio de capacidad adaptativa. Ello significa que pueden resistir mucho ms las variaciones de temperatura, humedad, salinidad, etc. De lo contrario no podran subsistir. Las plantas, que llamamos de manera inapropiada "malas hierbas", son de ese tipo. Se reproducen con mucha facilidad y se adaptan bien a diferentes condiciones ambientales. Los cuerpos pequeos representan una ventaja adaptativa cuando los elementos nutritivos estn depositados principalmente en el suelo y en el agua, pero a medida que estos elementos son captados por la misma biomasa, la ventaja se traslada a los organismos ms grandes, que pueden tener ms fcil acceso a ellos.

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Se puede decir, por tanto, de manera general, que los sistemas vivos van construyendo poco a poco los mecanismos homeostticos de los que depende la subsistencia de los organismos y la subsistencia de estos depende cada vez menos de las condiciones externas. Dicho de otro modo, a medida que se complejiza un sistema vivo, los nichos ecolgicos tienden a diversificarse y cada organismo depende cada vez ms de los otros nichos y menos de las condiciones externas. En esta forma se hacen menos resistentes a las condiciones ambientales, porque tienen su propio abrigo en las condiciones que le ofrece el mismo sistema vivo. Ello es lo que pretendemos insinuar cuando decimos que los ecosistemas tienden a maximizar la simbiosis, o sea la dependencia de los distintos elementos vivos que lo componen. Ello no significa, de ninguna manera, que las condiciones ambientales, como el clima, el suelo, el agua, etc. no sigan determinando la formacin de los distintos biomas. Por razn de esta dependencia, las formaciones que resultan en su fase final, son generalmente las mismas. Ello significa que como se ver en el siguiente captulo, cuando hablemos de las zonas de vida, un bosque de conferas no podr resultar "naturalmente", dentro de las condiciones favorables para la selva tropical hmeda. Un determinado grado de precipitacin, de temperatura y de acidez de suelos dar siempre por resultado la misma etapa final en la sucesin. Los primeros estudios sobre sucesin vegetal, realizados por Cowles en 1899 y sobre sucesin animal, investigados por Elton en 1912, se hicieron en el lago de Michigan. Desde entonces se han descrito muchas sucesiones sobre todo en los climas templados. Vamos a dar algunos ejemplos. En los hbitat propicios para el desarrollo de los bosques de roble y nogal, el campo raso es invadido primero por hierbas de pradera como el mastranzo (leptilon), el aster (aster) y la retama (andropogon, que a su vez se suceden dentro de perodos cortos. Estas hierbas son reemplazadas por combinaciones de praderas y arbustos en donde acaban predominando los arbustos. Estos a su vez, son reemplazados por los pinos que acaban cediendo el lugar a los robles y los nogales. En el ejemplo del lago Michigan, Shelford encontr la relacin de las comunidades animales con las sucesiones de las formaciones vegetales estudiadas por Cowles. La cindela, araas de arena y una especie de saltamontes acompaaban las primeras etapas de hierba de playa. Las araas zapadoras y las avispas cavadoras, junto con las hormigas, langostas de arena se incorporaban desde el momento en que empezaban a predominar los bosques de pino. El bosque de roble negro era acompao por otras especies de saltamontes, chinches, escarabajos, los que a su vez eran reemplazados por los milpis, los ciempis, el grillo, las lombrices, etc., durante el predominio 38

de los bosques de haya y de nogal. Estas especies conservaban cierta estabilidad y se prolongaban con otras como los caracoles de madera durante la etapa final dominada por la haya y el arce. Lo que venimos diciendo sobre la sucesin ecolgica se puede resumir quizs con las palabras de Odum quien hace hincapi en que el desarrollo del ecosistema tiende a "lograr una estructura tan grande y diversa como sea posible, dentro de los lmites impuestos por el suministro de energa disponible y las condiciones de existencia dominantes", o sea, las condiciones de suelos, agua y clima. Tal vez despus de haber visto lo que es la sucesin ecolgica podemos entender mejor los conceptos anteriores de escalas trficas, nicho y equilibrio. Nos podemos dar cuenta que el ecosistema no es algo esttico, sino un proceso en evolucin que llega a cierto nivel balanceado de energa con su medio. Posteriormente veremos que los actuales sistemas de vida han tenido tambin su historia evolutiva y que la sucesin es solo la pequea historia de hoy. Ahora nos queda por comprender la inmensa diversidad de los sistemas vivos a lo largo y ancho del planeta, que es el contenido del siguiente captulo.

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8.

LAS ZONAS DE VIDA

INTRODUCCIN Hemos visto someramente las grandes leyes que regulan el sistema vivo. La vida, en cualquier parte que se construya est regida exactamente por esas leyes. Estas no son diferentes en el polo o en los climas tropicales. En todas partes la energa proviene del sol, asciende a lo largo de las cadenas alimentarias y se reconstruye en los ciclos precisos de la materia. En cada una de las zonas de vida, cada especie ocupa su sitio preciso dentro del sistema regulado y colabora desde all a la organizacin de la vida. Sin embargo los sistemas de vida son diferentes a lo largo de todo el planeta. No es lo mismo el sistema vivo en las tundras polares que en los cordones secos de los trpicos o en los ardientes climas del cinturn ecuatorial. A pesar de que todos los sistemas obedecen las leyes fundamentales que hemos visto, cada uno de ellos organiza nichos diferentes, de acuerdo con las condiciones ambientales. Es a esta variedad en las estrategias adaptativas a lo que los gegrafos llaman zonas de vida. La biogeografa, que describe las diferentes zonas de vida, se ha desarrollado mucho en los ltimos aos, pero todava no se ha llegado a un consenso en los nombres y determinacin de las distintas zonas de vida. La vida se adapt a las distintas condiciones del planeta conformando zonas con caractersticas diferentes. Entre los hielos polares y la espesura del trpico algunos investigadores han clasificado muchos biomas, que se distinguen por su temperatura, riqueza del suelo, precipitaciones, humedad y dems condiciones asociadas. Vamos a analizar brevemente algunos de ellos, para comprender con ms claridad en que consisten las estrategias adaptativas de la vida.

1. Las zonas de vida continentales Una vez traspasado el crculo polar rtico encontramos las 40

primeras formaciones vegetales, caractersticas de la tundra, con musgo lanudo, pequeos sauces y especies herbceas a medida que se aleja de las condiciones inclementes del polo. Es el dominio de las focas y morsas, las vacas marinas, el caribe y los lemmings o roedores del rtico, todos ellos acompaados por aves e insectos migratorios. En ese paisaje los pinginos realizan sus marchas solemnes. En un clima con variaciones tan marcadas entre verano e invierno se han multiplicado algunas estrategias adaptativas como las migraciones o las fuertes oscilaciones en las densidades poblacionales. El sistema encuentra sin embargo, mecanismos de exclusin de poblacin en las pocas desfavorables. En esta forma, los lemmings se suicidan en forma masiva, cuando alcanzan densidades excesivas para los medios de subsistencia. Cuando la temperatura asciende por encima de los diez grados centgrados, se empiezan a formar las grandes asociaciones de conferas, compuestas principalmente de pinos y abetos que coinciden con suelos bastante cidos llamados podzoles. Como vimos antes, los suelos podzlicos, por el exceso de precipitacin y las bajas temperaturas sepultan las sales en los horizontes ms profundos. Las conferas responden a esas condiciones ya que no necesitan mayormente las sales para su subsistencia y por lo tanto no desarrollan races especializadas para captarlas a grandes profundidades y devolverlas a las capas ms superficiales en donde las puedan absorber. Las condiciones ambientales no permiten la formacin de cadenas demasiado complejas y largas de alimento. Predominan los organismos relativamente pequeos, como las ardillas, los verderones y otras especies que se alimentan de las semillas de las conferas. Una vez traspasado el bosque de conferas se va entrando en el dominio del bosque caducifolio o deciduo. Son bosques cuya estrategia adaptativa es la prdida de las hojas durante el invierno. Es el dominio de los robles, los nogales, los abedules, los olmos y los castaos. Estos bosques se adaptan en esta forma a los cambios climticos que varan entre condiciones de humedad y sequedad propias de los climas continentales. Estos bosques ocupaban regiones muy distantes entre s, como el oriente de Amrica del Norte, Europa, parte del Japn y de Australia y algunas regiones meridionales de Sudamrica. Debido a la distancia que separa estas regiones, se multiplicaron los equivalentes ecolgicos. Podemos mencionar algunas 41 de las especies animales

caractersticas de estos biomas. All se dan el venado, el oso, la ardilla, la raposa, el gato monts, entre otros. Muchas de las especies han desaparecido, porque estos biomas son los que han sufrido una presin histrica ms prolongada por parte del hombre, ya que estn situados en unas de las regiones ms frtiles y benignas del planeta. Un poco ms al sur comienzan a predominar los bosques subtropicales de hoja ancha, all donde disminuye la diferencia de temperatura entre invierno y verano y las condiciones de hmedad son ms homogneas. Son los bosques que cubren el sur de Florida, los bordes del Golfo de Mxico, las costas meridionales del Atlntico. Predominan los robles, las magnolias, el alural, la higuera (ficus), el tamarindo (lysiloma). Abundan igualmente los helechos y las bromeliceas al igual que las orqudeas. Muchas de estas plantas son de origen tropical, que se han desplazado hasta los mrgenes posibles de adaptabilidad. La fauna tropical, en cambio, no acompa en su viaje a las especies vegetales. Su procedencia proviene ms bien del Norte. Continuando el movimiento hacia el ecuador, luego de los bosques caducifolios, encontramos a lo largo del planeta una franja seca y en algunos casos desrtica, que coincide aproximadamente con la lnea que marca el trpico de Cncer. Otra similar se halla en el sur a la altura del trpico de Capricornio. Ambas franjas obedecen a los grandes ncleos anticiclnicos de alta presin que mantienen en la mayor parte del ao condiciones de sequedad. No son en absoluto zonas sin vida, pero la rigidez de las condiciones ambientales reduce la diversidad a unas cuantas especies con estrategias de vida muy singulares. Las espinas son una de estas estrategias adaptativas. Son hojas que han reducido al mnimo su superficie, evitando as la transpiracin. Otra estrategia adaptativa es el muslago que encontramos al interior por ejemplo de la sbila y que no es ms que el alimento y el agua que requiere la planta para mantenerse en condiciones de sequedad. Las casias de los climas secos, por ejemplo, tambin reducen al mximo sus hojas para evitar la prdida del agua. Sin embargo, la principal estrategia adaptativa es la formacin de plantas anuales que crecen, florecen y fructifican con las rpidas lluvias, para extinguirse hasta el prximo perodo de precipitacin. Dado que existen desiertos de tierra caliente y de tierra fra, las especies que se producen en cada uno de ellos son diferentes aunque sus formas adaptativas son muy parecidas. Los animales, por su parte, han tenido que desarrollar tambin 42

especiales estrategias, que les permiten subsistir ante la escasez peridica de agua. Por esta razn, predominan los insectos que se han recubierto de una capa de cera, gracias a la cual disminuyen la prdida de humedad. Los pocos mamferos que han logrado adaptarse, como la rata canguro, no necesitan del agua para el control de la temperatura y permanecen la mayor parte del tiempo en madrigueras. Los camellos han encontrado otra frmula adaptativa, aumentando los tejidos adiposos, lo que les permite permanecer largo tiempo sin beber agua. Por debajo del cordn rido se halla el cinturn hmedo de la tierra, que coincide con una amplia zona a lado y lado de la lnea ecuatorial. Esta zona acumula los mayores niveles de precipitacin y de calor del planeta y da origen a las selvas ecuatoriales, que guardan los mayores ndices de diversidad en especies animales y vegetales. Es, por lo tanto, una verdadera fbrica de humedad y de variedad gentica. Esta inmensa zona se puede dividir en franjas ms pequeas con condiciones de vida ligeramente distintas. Entre los 10 grados de latitud y los trpicos se extiende la selva lluviosa, con dos estaciones muy marcadas, pero con altas precipitaciones durante la mitad del ao. Es la zona que corresponde a la regin del Caribe y Centro Amrica y las costas orientales del Brasil, Madagascar en Africa o Vietnam y Filipinas en el lejano Oriente. Sobre la lnea ecuatorial, en cambio, se halla la selva hmeda ecuatorial, que cubre latitudes de diez grados a lado y lado del ecuador. En Amrica corresponde a las selvas extendidas en la cuenca del Amazonas y del Choc Biogeogrfico, en frica a las selvas del Congo y las que se extienden de Nigeria a Guinea y en el sureste asitico cubre la pennsula Malaca y las islas del Pacfico. La estructura ecolgica de las selvas tropicales es muy similar,