Tema 5: La Biosfera como sistema y el concepto de ecosistema

La Biosfera como Sistema

La biosfera es la región de la Tierra donde se
desarrolla la vida. Los límites estan entre los
aproximadamente 6500 m de altitud y los 2900-3000 m
de las profundidades oceánicas. No es uniforme en
grosor ni en densidad.
Es un término que se refiere al conjunto de todos
los seres vivos que habitan la Tierra y se puede
considerar un sistema abierto. Un sistema porque se
trata de múltiples elementos interrelacionados entre sí
que incluye sus interrelaciones, dotándolo de una
elevada complejidad y jerarquización. Y es abierto
porque la energía y la materia se intercambia con el entorno (la energía solar entra en el
sistema).
En la biosfera, por tanto, se establecen complejas relaciones entre la vida (biocenosis) y el
medio (biotopo) que la sustenta.

El Biotopo

Se denomina así a una zona de características ambientales uniformes ocupada por una
comunidad de seres vivos. Es un conjunto de factores físico-químicos que rodean una
comunidad y que se compone de un medio físico y unos factores del medio (Factores abióticos).
El medio físico es el lugar donde los seres vivos desarrollan sus funciones vitales.
Básicamente hay dos tipos de medios, líquido y gaseoso, y ambos tienen un límite inferior sólido
sobre el que se sustentan los organismos.
Los factores abióticos son las características fisicoquímicas del medio ambiente. Cada
medio tiene unas características propias y otras generales.

La Biocenosis

Es el conjunto de los seres vivos que se desarrollan, en completa interacción con el biotopo.
Estaría formada por:

1. La fitocenosis: integrada por todas las especies vegetales que pueden clasificarse en
   cormófitas (aquellas que tienen un eficaz sistema vascular que asegura la distribución de
   nutrientes por toda la planta y una morfología desarrollada y especializada en raíces,
   tallo y hojas) y talofitas (que incluyen los hongos, algas y líquenes, cuya función es
   primordial en el funcionamiento de la fitocenosis).
2. La zoocenosis: que es el conjunto de animales que habitan el planeta. La principal
   división es entre vertebrados (animales con esqueleto que incluyen unas 50.000
   especies de las que más de la mitad corresponden con la piscifauna) e invertebrados
   (que carecen de esqueleto y que presentan una mayor diversidad y sólo el grupo de los
   insectos supone casi 1.000.000 de especies).

48c) La edafocenosis: que se refiere al suelo como elemento de la biocenosis dado la
existencia de una fracción orgánica en su composición y la íntima relación establecida
entre las plantas y el suelo.
d) Las formas unicelulares sin importancia geográfica pero de importancia ecológica.
e) La antropocenosis o vida humana.

Interacción Biotopo-Biocenosis: El Ecosistema

Podemos definir un ecosistema como un sistema dinámico
formado por el conjunto de factores bióticos (biocenosis) y
factores abióticos (biotopo) y las interrelaciones entre ellos
(sobre todo intercambios de energía y materia). Tanto el biotopo
como la biocenosis interactúan mutuamente y cualquier
modificación en uno de los elementos desencadena una
adaptación en los otros elementos, así como una transformación
del ecosistema.
El biotopo determina la vida y desarrollo de las plantas a
través de distintos factores:

Factores Atmosféricos

La Luz

Es un elemento fundamental en el desarrollo de la
vegetación ya que influye tanto en los procesos vitales de las
plantas como en la distribución general de la vegetación, debido
a sus efectos favorecedores o inhibidores. Además, este factor
climático es el que presenta una mayor variabilidad tanto
espacial como temporal.
La luz que reciben las plantas está determinada por varios
factores como:

• el ángulo de incidencia de los rayos solares con la
  superficie terrestre
• el espesor de la capa atmosférica
• la transparencia del aire
• el tipo de cubierta vegetal.

La intensidad de la iluminación condiciona la actividad fotosintética1 de las plantas y, por
tanto, su crecimiento. Atendiendo a este factor se distinguen dos tipos de plantas:

• Heliófilas: o plantas de luz; tienen un alto requerimiento de intensidad lumínica para
  desarrollar su ciclo vegetativo. Encuentran su medio más apropiado en comunidades
  49uniestratificadas (tales como los prados, landas o garrigas) o bien en los claros del
  bosque o bosques poco densos. Son especies de este tipo el romero, el helianto, el
  abedul o el avellano.
• Esciófilas: o plantas de sombra; son aquellas que necesitan una
  situación de sombra para completar su ciclo biológico. Su medio
  más apropiado son las umbrías de las hendiduras de las rocas o de
  los estratos inferiores de diferentes comunidades forestales o
  arbustivas. Son especies de sombra la asperilla (Asperula odorata),
  el aleluya (Oxalis acetosella), los helechos y numerosos líquenes y
  musgos.

Dentro de los bosques, cierto tipo de especies arbóreas son esciófilas en el inicio de su
crecimiento, mientras que, convertidos en árboles adultos, soportan una luz mayor y se
convierten en especies heliófilas. Este es el caso del tilo y el haya, por ejemplo.

La Temperatura

Este factor actúa en todas las etapas de desarrollo de las plantas. Comprende tanto la
temperatura del aire como la del suelo o del agua. Es un factor que depende de la radiación solar
y, dentro de esta radiación, sobre todo de los rayos infrarrojos.
Cada planta tiene una temperatura que le es óptima para su desarrollo. De acuerdo con esta
temperatura óptima se diferencian tres tipos de especies:

• Megatérmicas: son plantas cuya temperatura óptima es superior a los
  20° C. como, por ejemplo, las palmeras.
• Mesotérmicas: son vegetales cuya temperatura óptima se sitúa entre los
  12 y 15° C. como, por ejemplo, las coníferas.
• Microtérmicas: son aquellas cuya temperatura óptima se sitúa en torno
  a los 5º C.

La temperatura óptima varía para cada planta a lo largo de su ciclo vegetativo. Cuando el
fruto está en la época de maduración es mayor, que cuando se encuentra en la época invernal
de germinación.
Algunas plantas requieren que las diferencias entre temperaturas óptimas estén bastante
marcadas. Es decir, que haya una cierta amplitud térmica. Por ejemplo, el tomate necesita mayor
temperatura por el día y que la temperatura de la noche sea más baja. Otras especies, como el
melocotonero, sólo florecen en primavera si el invierno fue más prolongado y con temperaturas
menores de 7º C. Las especies que soportan mejor la amplitud térmica se denominan euritermas
y, las que peor lo toleran, se llaman estenotermas. Un ejemplo de las primeras serían las plantas
del desierto; mientras que, entre las segundas, se encuentran las plantas tropicales.

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El Viento

Influye de diversas maneras sobre las plantas. Puede favorecer la distribución de
determinadas especies y, si es suave, su acción resulta favorable para la vegetación porque
garantiza la renovación del aire en torno a los estomas (pequeñas aberturas o poros de las
hojas); de esta forma, la renovación del aire facilita la absorción de CO2 y estimula la
fotosíntesis. Si los vientos son fuertes la vegetación se reseca al aumentar la transpiración, en
estos casos los estomas se cierran y el proceso de fotosíntesis se interrumpe.
No obstante, si los vientos son fuertes y, sobre todo, si son muy constantes, pueden
provocar importantes modificaciones en las plantas o, incluso, la desaparición de muchas
especies. Este hecho se pone de manifiesto en muchas zonas litorales o de montaña donde las
especies arborescentes son muy raras por causa de los fuertes vientos, únicamente se
desarrollan los prados y los matorrales bajos.
En otros casos, las especies adquieren morfologías diversas por obra de
los vientos como las formas postradas o en almohadilla (que evitan la
deshidratación y, al estar más pegadas al suelo, se protegen mejor de los
vientos) o la disposición en bandera (muy común en las costas, en ella las
ramas sólo crecen en el lado de sotavento para ofrecer menor resistencia a
los fuertes vientos).

Factores Asociados a la Hidrosfera

El Agua

Al igual que la luz, el agua constituye un elemento imprescindible para la vida de la
vegetación. A nivel general del planeta hay una concordancia clara entre la pluviosidad general y
las grandes biocenosis.
La cantidad de agua utilizable por la vegetación depende de:

• El total de precipitaciones
• La distribución de las precipitaciones a lo largo del año
• La temperatura es un factor muy importante en la evapotranspiración.
• El tipo de suelo condiciona claramente la capacidad de retención o no del agua
• La topografía influye mucho por factores como la inclinación del terreno que favorecen la
  escorrentía con la consiguiente pérdida de agua y de suelo fértil.

Todos estos elementos hacen que, la misma cantidad de precipitaciones, origine biocenosis
distintas en climas como el atlántico y el mediterráneo.
Se pueden distinguir diferentes tipos de plantas dependiendo de la cantidad de agua que
necesiten:

• Plantas Hidrófilas: son las que viven en medios encharcados. Son
  plantas acuáticas o subacuáticas. Viven en un medio acuático la
  mayor parte del año: Nenúfares, el género elodea.

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• Plantas Higrófilas: son especies que viven en condiciones de
  humedad edáfica o atmosférica próximas a la saturación, por
  ejemplo, las plantas de los bordes de las corrientes de agua o de los
  bordes de las aguas estancadas tales como los juncos, las cañas,
  espadañas; especies de los bosques ombrófilos2 (como el banano,
  bambú, orquídeas, helechos arborescentes), también se incluyen las especies arbóreas
  que constituyen los bosques de ribera o bosques en galería (alisos, sauces). La mayoría
  de estas plantas pueden soportar periodos de inmersión.
• Plantas Mesófilas: Requieren una pequeña cantidad de humedad pero no admiten
  periodos más o menos largos de sequía: encina, alcornoque, olivo.
• Plantas Tropófilas: Son aquellas adaptadas a la alternancia de una estación seca y una
  estación húmeda, como ocurre en los climas tropicales. Los árboles suelen ser
  caducifolios para adaptarse a la estación seca. Destacan especies de gran
  aprovechamiento comercial como la caoba o la teca.
• Plantas Xerófilas: Son las que se desarrollan en los medios más secos.
  Van desde el tomillo y la garriga propios del clima mediterráneo, hasta
  especies como los cactus propias del desierto. Muchas de estas
  plantas, sobre todo las que viven en climas más secos, han desarrollado
  diversos cambios morfológicos para adaptarse al medio y evitar la
  pérdida de agua por evapotranspiración: recubrimiento de sus hojas con cutículas
  gruesas e impermeables (capa cerosa), reducción de la superficie de la hoja adoptando
  la forma de acícula (aguijones finos y delicados, que no son hirientes) o espina e incluso
  llegando a perder totalmente las hojas. Otra adaptación a la sequía es la acumulación de
  agua en la propia planta como ocurre con las llamadas plantas suculentas de las zonas
  desérticas. En ellas la raíz, el tallo o las hojas se han engordado para permitir el
  almacenamiento de agua en cantidades mucho mayores que en las plantas normales.

Esta adaptación les permite mantener reservas de líquido durante períodos prolongados,
y sobrevivir así en entornos áridos y secos que otras plantas encuentran inhabitables. El
ejemplo más típico de suculencia es el de los cactus.

La Nieve

La nieve es un factor ecológico importante en la alta montaña y en los climas fríos, donde
desempeña un papel de reserva de agua y de protección frente al frío y a la desecación de las
plantas (los suelos cubiertos de nieve raramente llegan a helarse). Pero también puede actuar,
por su peso, como un factor de degradación, sobre todo, para las especies arbóreas.
En la alta montaña, la distribución de las comunidades vegetales viene condicionada por la
duración del manto de nieve; cada una de dichas comunidades se adapta a un período de
recubrimiento distinto.