EQUILIBRIO DINÁMICO DEL ECOSISTEMA

Interacciones Biológicas y Controles Internos del Ecosistema para Mantener la Estabilidad y Alcanzar el Estado Clímax

*Por: Myriam RiveraCentro Eco-Educativo de Puerto RicoAbril 1999

El concepto más importante para el estudio de la Ecología es el del ecosistema. El ecosistema está considerado como la unidad funcional fundamental de la biosfera. En el nivel de organización, el ecosistema funciona como un sistema abierto (definido dentro del espacio y el tiempo) donde existe una integración y autoregulación entre los elementos no vivientes del ecosistema (factores físicos, químicos y fisicoquímicos) con los factores biológicos multiespecíficos, es decir con una diversidad de especies (Vázquez, 1993).

Los factores físicos son, entre otros: la luz solar, la temperatura, las condiciones atmosféricas, el nivel de humedad, tipo de suelo, etc. Entre los factores biológicos consideramos a los productores (vegetales verdes, cianobacterias, clorófitas, etc.); consumidores primarios, secundarios, terciarios y los reductores o desintegradores. Este tipo de sistema abierto por donde fluye la energía proveniente en primera instancia de la luz solar y circulan los materiales, se denomina sistema ecológico o ecosistema (Vázquez, 1993).

Los ecosistemas están integrados por una serie de poblaciones que interactúan entre sí y con el ambiente abiótico; respecto a estas interacciones, los ecosistemas están regulados por determinados mecanismos que les permiten alcanzar una condición de equilibrio dinámico, lo que le confiere simultáneamente estabilidad al ecosistema.

El hombre tiene y ejerce una gran influencia sobre el ecosistema; por ejemplo cuando con sus acciones provoca a corto, mediano o largo plazo una variación de los factores abióticos (por ejemplo, el incremento global de la temperatura en todo el planeta, causado por el exceso de combustibles fósiles) o de los factores bióticos del ecosistema. Cuando estos desajustes se presentan; el ecosistema pierde las posibilidades de autoregulación y consecuentemente, su estabilidad (Vázquez, 1993).

Los mecanismos extrínsecos son aquellos reguladores de la población de un ecosistema. En éstos están incluidos tanto los factores físicos como los de naturaleza biológica, como la disponibilidad de nutrientes, presencia de enemigos naturales y agentes causantes de enfermedades en la población. Los mecanismos intrínsecos son aquellos que dependen de la anatomía, fisiología o comportamiento de los organismos que constituyen la población o especie en cuestión (Odum, 1995).

La estabilidad en un ecosistema se logra cuando éste alcanza el equilibrio y esto ocurre cuando se equilibran las fuerzas que actúan sobre él. Por tanto en cualquier ecosistema (manglar, bosque, arrecife, etc.) existen fuerzas contrarias; por ejemplo, en una población o conjunto de organismos de la misma especie se presentan conjuntamente tanto nacimientos como muertes. La capacidad que tiene el propio ecosistema para mantener su estabilidad por medio de mecanismos de retroalimentación negativa se conoce como homeostasis.

Los mecanismos de autoregulación de un ecosistema son comparados con los controles cibernéticos de un sistema computarizado. La homeostasis también se refiere, por ejemplo, a la relación depredador-presa; por tanto si el tamaño de las poblaciones es grande, consideramos el tamaño de la presa, el alimento disponible para los consumidores es muy abundante; pero si el número de las presas se reduce entonces el alimento escasea, por lo que finalmente la población de depredadores resultará afectada (Vázquez, 1993).

Los ecosistemas tienen en sí un equilibrio dinámico; las fluctuaciones naturales se deben variaciones climáticas, migraciones, sequías, inundaciones, incendios, etc. Imaginemos una situación hipotética:

● En un determinado pastizal se presenta una escasa precipitación pluvial, lo que causa que una sequía en la región que limita a la población de herbívoros, quienes tienen una alimentación deficiente en estas condiciones. La población de carnívoros o consumidores secundarios se beneficia, ya que los herbívoros se encuentran en condiciones de debilidad y con mayor facilidad son víctimas de depredadores.

● Cuando las lluvias se normalizan la población de herbívoros es muy baja, lo que genera que la hierba vuelva a crecer; los carnívoros resultan afectados ya que el suministro es muy reducido.

● Al tercer año la población de carnívoros está diezmada, por lo que los herbívoros pueden restablecerse y el equilibrio llegará nuevamente al nivel del período cero o inicial; estas variaciones son las que nos permiten señalar que en los ecosistemas existe un equilibrio dinámico (Vázquez, 1993).

La madurez y desarrollo de las comunidades fue caracterizado por Eugene Odum (1969) como una estrategia de aumento de control del ambiente físico que provee máxima protección de perturbaciones ambientales. La culminación de este proceso dinámico del control ambiental modificado de una comunidad es un ecosistema estable. Odum identificó un número de posibilidades en el desarrollo de ecosistemas.

Los cuatro atributos estructurales y funcionales principales de una sucesión ecológica (aumento en diversidad de especies, aumento de materia orgánica, aumento en la complejidad estructural y tendencia hacia las estabilidad metabólica) son causa y efecto de un proceso de cambio y de la eventual estabilidad que generalmente caracteriza a los ecosistemas (Smith, 1980).

El desarrollo activo de un ecosistema también es conocido como una sucesión ecológica. Las sucesiones ecológicas llevan al ecosistema a una máxima expresión armónica de sus poblaciones que se conoce como una comunidad clímax (Vázquez, 1993). Una comunidad clímax es aquella que se mantiene a si misma por largos períodos y en la cual los cambios no solamente ocurren, sino que son necesarios para el mantenimiento de la comunidad (Smith, 1980).

Para que se establezca una comunidad clímax se deben presentar una serie de cambios a través de la expresión de distintas comunidades particulares de organismos; cuando se llega a esta fase el ecosistema alcanza lo que llamamos madurez, sin embargo no está exento de sufrir cambios graduales causados por las alteraciones de los factores abióticos que inciden sobre la comunidad en los ecosistemas (Vázquez, 1993).

La comunidad clímax surge cuando ninguna otra combinación de especies puede reemplazarla satisfactoriamente. Esto se explica en parte por los límites de tolerancia y los requerimientos óptimos innatos de cada especie. Pero la estabilidad del clímax no es algo simple de explicar. Clemens (1916) exponía que solamente había un sólo clímax verdadero en una región climática dada. A este concepto usualmente se le conoce como la teoría del monoclímax, en la cual la etapa final de sucesión se alcanza después de un progreso ordenado hacia un final predecible, el clímax climático. De acuerdo a esta teoría, los efectos bióticos son la fuerza principal para estructurar la comunidad, patrón del cual son el resultado las relaciones interespecíficas (Kormondy, 1996).
Más reciente, Arthur Tansley (1939), Henry Gleason (1926) y Robert Whittaker (1953), expresan que las comunidades son el resultado de respuestas específicas de especies a factores ambientales particulares. Como resultado, un área climática dada puede tener un número de tipos de clímax formando un mosaico dirigido por la interacción del clima, suelo y topografía conjuntamente con los factores bióticos. A este concepto se le conoce como la teoría policlímax.

Lo cierto es que las comunidades pasan por sucesiones y las comunidades maduras presentan un grado de estabilidad por mucho tiempo. Esta estabilidad es una propiedad de las especies individuales que componen la comunidad (Kormondy, 1996).

Connel y Slayter (1977) presentan tres modelos diferentes que regulan la sucesión: el modelo de facilitación, el modelo de inhibición y el modelo de tolerancia. El modelo de facilitación representa al monoclímax, cada especie haciendo su ambiente más tolerante para las próximas especies o grupos de especies. El modelo de inhibición se aplica a situaciones en las cuales los colonizadores iniciales evitan que otras especies colonicen, es un modelo en el cual la sucesión depende de quien se establezca primero y el patrón de sucesión no es ordenado. En el modelo de tolerancia, el cual es un intermedio de los dos anteriores, cualquier especie puede comenzar el proceso de sucesión, pero existe un proceso, que lleva eventualmente a la comunidad clímax (Kormondy, 1996).

Las alteraciones en la comunidad clímax puede deberse a fenómenos naturales como incendios, inundaciones, huracanes, etc., pero también pueden ser causadas por las acciones humanas, como la deforestación, desvío de un río, etc. Si las áreas dañadas son abandonadas la sucesión ecológica se inicia, pudiendo extenderse hasta por un siglo, para arribar finalmente al establecimiento de la comunidad clímax. Cuando la sucesión ecológica se presenta por primera vez se le llama sucesión primaria, cuando la sucesión es generada por la destrucción total o parcial de una comunidad ya establecida se le llama secundaria. En las comunidades que han sufrido modificaciones permanentemente se localizan tanto poblaciones de plantas como de animales, pero según aquellas van sufriendo cambios los animales que se alimentan de ellas sufrirán alteraciones graves que pueden llevarles a emigrar hacia otras regiones donde localicen plantas que les sirvan de alimento (Vázquez, 1993).

Por regla general se considera que si una comunidad llega naturalmente a un estado de clímax, el ecosistema se tornará cada vez más organizado y complejo debido a que presentará relaciones alimentarias más estables y diversas, conocidas como redes alimentarias, dominadas por plantas de vida larga. Las primeras especies que llegan para iniciar una sucesión se nombran pioneras: entre ellas se encuentran los musgos, líquenes y pastos. Las especies pioneras gastan grandes cantidades de energía en la producción de semillas. Las especies que aparecen en estados intermedios tienen capacidades más limitadas para la dispersión, pero a la misma vez, estas plantas ocupan un hábitat permanente y producen estructuras leñosas que les permiten soportar los cambios ambientales y captar los nutrientes del suelo. Entre más cerca está un ecosistema de ser una comunidad clímax, las especies de plantas tienen mayor biomasa, raíces leñosas, troncos y ramas, con las cuales actúan como rompevientos, resisten inundaciones y retrasan la erosión del suelo (Vázquez, 1993).

Otra característica de una comunidad clímax es la distribución uniforme de los nichos ecológicos o papeles que desempeñan los diversos organismos en el ecosistema; cuando éste ha arribado a la madurez las relaciones entre los organismos son estables, pero también muy diversas porque entre mayor versatilidad manifiesten, el ecosistema estará dotado de una mayor posibilidad de autoregulación, aunque variarán las condiciones medio ambientales; por ejemplo, si un carnívoro puede alimentarse de diferentes clases de herbívoros no sucumbirá ante la extinción de una de ellas, ya que está en posibilidad de alimentarse de otra. Esta clase de situaciones sólo se reconocen en etapas clímax, donde la madurez y la diversidad de los seres vivos del ecosistema garantizan estas alternativas (Vázquez, 1993).

Los factores abióticos son todos aquellos parámetros físicos o químicos que afectan a los organismos. Entendemos que las interrelaciones entre los organismos y su ambiente son tan complejas, que con un sólo ejemplo lo podremos notar. Una simple araña depende de los insectos que atrapa, del espacio disponible para elaborar su nido o hábitat, de la temperatura y humedad idóneas, de la disponibilidad de oxígeno en el ambiente y de los cambios estacionales, entre muchos otros factores; pero si reflexionamos un poco, podríamos constatar que el papel ecológico de la araña en el equilibrio del ecosistema donde vive consiste en comerse a otro grupo de insectos de una o varias especies, esto representa el nicho ecológico de la araña. Este nicho se verá afectado por la disponibilidad de los animales de los cuales se alimenta la araña, éstos, a su vez, dependen de otras plantas, de cambios climáticos, de las horas de luz solar, de sales minerales, etc. (González y Medina, 1995).

Los componentes abióticos pueden diferenciarse en dos categorías: los que ejercen efectos químicos y los que ejercen efectos físicos. Los factores abióticos físicos son los componentes básicos abióticos de un ecosistema; a ellos está sujeta la comunidad biológica de un ecosistema.

Los más importantes son:

1.La luz solar – Es la fuente principal de energía de un ecosistema. Además de su efecto térmico, la luz solar es la materia básica para la fotosíntesis. Uno de los efectos más importantes de la luz es la producción de clorofila. El color de la piel de algunos animales puede estar directamente influido por la luz o por uno de sus efectos: la temperatura. A esto se le ha dado en llamar reglas ecológicas, Por otro lado, también debe considerarse el fenómeno de periodicidad y los tactismos, ya que ambos permiten lograr respuestas condicionadas de plantas y animales sensibles a los niveles de luz solar.

Un ejemplo de periodicidad lo representa el patrón de floración de algunas plantas: el crisantemo sólo florece si el día es breve, por lo que se le conoce como planta de día corto. En los animales los tactismos son respuestas diferenciadas a los niveles de luz. Se ha comprobado que el ratón Peromyscus sp., por algunas razones ecológicas prefiere cazar durante la noche y mantenerse en reposo en las horas diurnas (Vázquez, 1993).

La luz es un factor abiótico bien importante para un ecosistema. Durante una visita al Bosque Pterocarpus de Dorado pude observar cómo la gran cantidad de luz que penetra ha cambiado las condiciones existentes en éste. El huracán George afectó el dosel del bosque, esto implica que de un 50 % de penetración de luz que usualmente penetra, aumentó mucho más. La evaporación del agua hace su efecto en el humedal y la cantidad de musgos y otras plantas que crecen en el sotobosque variaron. Los cangrejos disminuyeron por estar todo el suelo casi seco y las ranitas que uno encontraba a cada paso, también. Aunque el bosque se recupera podemos observar cómo un cambio en un factor abiótico afecta a éste.

2.La temperatura - La energía térmica proveniente de la luz solar se expresa en dos maneras en la naturaleza; una es la temperatura. Existen organismos que pueden vivir en lugares muy fríos, en cambio otros como el alga Dunaliella y el camaroncito Artemia pueden vivir en lugares con temperaturas elevadas como lo son los salitrales. Los organismos tienen un límite de resistencia al incremento de temperatura. Cuando se rebasa ese límite, las plantas tienden a cerrar sus estomas para evitar la transpiración; los animales por su parte pueden emigrar, por ejemplo, la langosta (Locusta migratoria) emprende el éxodo cuando la temperatura del suelo alcanza los 38°. La temperatura es un factor que limita la distribución de las especies, actúa sobre cualquier etapa del ciclo vital y afecta las funciones de sobrevivencia, reproducción o desarrollo.

3. El viento – El viento es una factor ambiental muy importante ya que favorece la circulación de gases, influyendo en el ciclo del agua durante los procesos de transpiración, evaporación y transporte de humedad. Un árbol o grupos de árboles que estén expuestos constantemente a fuertes ráfagas de viento, se mantienen inclinados y su crecimiento es menor, esto lo podemos observar en el Bosque Enano del Yunque.

4.El agua – Es la sustancia más abundante del planeta. Es un recurso renovable que determina la clasificación del ambiente en dos grandes hábitats, el acuático y el terrestre.
Dentro de los factores abióticos químicos debemos mencionar los siguientes:

1.El suelo es el más común de los ecosistemas terrestres. Posee todas las reservas de materiales orgánicos, minerales, agua y oxígeno que se requieren para el buen funcionamiento tanto de los productores como de los consumidores.

La materia orgánica del suelo puede ser la que se produce directamente durante la fotosíntesis, pues algunas plantas excretan por las raíces aminoácidos, vitaminas, hormonas, etc. Además de las secreciones de los organismos. El suelo aumenta su nivel de materiales orgánicos. Los cuales se degradan paulatinamente a través de los ciclos de mineralización, por la adicción de heces fecales y cadáveres de los organismos que viven sobre y dentro del suelo, formando el humus. Además de representar el reservorio nutritivo para una gran diversidad de organismos, el suelo desempeña un importante papel en la regulación del equilibrio ecológico.

La entrada y salida de agua del suelo es considerable, así como las pérdidas y ganancias de energía, pero probablemente para el equilibrio del ecosistema el aspecto medular lo represente el reciclaje biológico de materiales, el cual se desarrolla a partir de la mineralización de la materia orgánica, proceso que se establece a través de los ciclos biogeoquímicos del nitrógeno, azufre, carbono, etc. (Vázquez, 1993).

2.El oxígeno y el anhídrido carbónico son dos sustancias que tienen una importancia fundamental en el intercambio de los organismos con su ambiente. Dichas sustancias son un factor clave de la fotosíntesis y la respiración. El oxígeno y el bióxido de carbono, guardan una estrecha y recíproca relación. El oxígeno constituye el 20 % de la atmósfera. Sobre la superficie terrestre, la concentración del oxígeno no ejerce una acción limitante considerable. Tanto la reducción del oxígeno, como el enrarecimiento del aire condicionan la frontera alta de las aves, y en general de los seres que pueden formar esporas, este es el origen de las amibas presentes en el aire de Ciudad de México.

La carencia de oxígeno del suelo afecta desde las raíces de las plantas hasta la diversa flora y fauna. Existen adaptaciones de los organismos para subsistir aún en bajas concentraciones de oxígeno, como lo son los neumatóforos en las especies de mangle blanco y mangle negro.

3.El bióxido de carbono es un factor ecológico de vital importancia, ya que constituye uno de los elementos esenciales para la realización de la fotosíntesis. Es la fuente de materia prima para los organismos fotosintéticos, así como la reserva alimenticia para todos los demás consumidores, (herbívoros, carnívoros, omnívoros, saprófitos, y desintegradores).

Porrit, Jonathon (1991) expresó lo siguiente con relación a mantener el equilibrio:
“A lo largo de los trópicos, a las orillas de los ríos, las mareas forman extensos y ricos bosques de manglares, que hunden sus raíces en el agua del mar y son fundamentales para proteger las costas de la erosión. Bajo su bóveda forestal, habitan innumerables especies terrestres y en sus terrenos, crustáceos y peces encuentran zonas de vital importancia para su reproducción. Pero los manglares se ven amenazados por proyectos de recuperación de terrenos al mar, instalación de piscifactorías y otros desafortunados planes de explotación comercial. Si desaparecen los manglares con ellos desaparecerán todos sus beneficios ecológicos y se verá destruido el delicado equilibrio entre el mar y la tierra”.

Bibliografía
González, Adrián y Medina, Norah (1995). Ecología. México: McGraw Hill.
Kormondy, Eduard, J. (1996). Concepts of Ecology. New Jersey: Prentice Hall.
Odum, Eugene, P. (1995). Ecología: peligra la vida. México: McGraw Hill.
Porrit, Jonathon (1991). Salvemos la Tierra. México: Editorial Aguilar.
Smith, Robert (1980). Ecology and Field Biology. N.Y.: Harper & Row Publishers.
Vázquez, Ana (1993). Ecología y Formación Ambiental. México: McGraw Hill.