FACTORES ABIÓTICOS FÍSICOS los componentes abióticos pueden diferenciarse en dos categorías: los que ejercen efectos físicos y los que presentan efectos químicos. Los factores abióticos físicos son los componentes básicos abióticos de un ecosistema; a ellos esta sujeta la comunidad biológica o conjunto de organismos vivos de un ecosistema. Entre otros, los factores abióticos físicos más importantes son la luz solar, la temperatura, la atmósfera y presión atmosférica, el agua, el microclima, la altitud y latitud. LA LUZ SOLAR esta es la fuente principal de energía de un ecosistema. La radiación solar que se recibe sobre la superficie terrestre varía según el ángulo de incidencia. La radiación solar en los polos se distribuye en un área mayor que en el ecuador. Este fenómeno causa efectos notables en las temperaturas ambientales de las zonas irradiadas; efectivamente, sabemos de la gran diferencia entre las temperaturas del ecuador y las de los polos norte y sur. También existen diferencias en la irradiación, condicionadas en los hemisferios norte y sur por la inclinación de la Tierra sobre su eje en relación con la trayectoria L E GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 244 CONCEPTOS FUNDAMENTALES. FACTORES AB IOTICOS Y BIOTICOS, lrededor del Sol. Así, por ejemplo, en invierno, el hemisferio norte se inclina en dirección contraria al Sol, de modo que el ángulo de incidencia de los rayos solares sobre su territorio disminuye, lo cual ocasiona un menor numero de horas de luz diurna y un marcado descenso en la temperatura ambiental. A GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 245 La magnitud de la luz solar que alcanza la capa externa de la atmósfera es de alrededor de 1.9 caloríasgramo/cm2/min y al nivel del mar es de 1.5 caloríasgramo/cm2/min. Si esta radiación se distribuyera uniformemente sobre toda la superficie GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 246 terrestre durante un año, fundiría una capa de hielo de 25 metros de espesor. Además de su efecto térmico, la luz solar es la materia prima energética para el proceso de la fotosíntesis, aunque la mayor parte de la energía no es susceptible de ser transformada en energía de enlaces químicos: del total de energía irradiada se calcula que solo el 2% ha logrado convertirse en fotosintetatos. Este índice tan bajo de aprovechamiento puede deberse, entre otras razones, a que no toda la energía irradiada es aprovechable; según el espectro de la luz solar, solo parte de esta radiación es visible (véase Fig. 1.2). Entre las radiaciones de la luz visible se encuentran las que calientan el medio ambiente y las que absorben las plantas verdes para efectuar la fotosíntesis, fenómeno de trascendental importancia para iniciar el flujo de materia y de energía en un ecosistema. (Véase Fig. 1.3.) LA LUZ EN EL AMBIENTE ACUÁTICO a luz solar de la que disponen los organismos acuáticos a su paso por la atmósfera ha resultado afectada por diversos factores: nubosidad, latitud, humedad, concentración de polvos o de esmog, etc. Por consiguiente, el medio acuático recibe una luz parcialmente filtrada, la cual en su recorrido hacia las partes interiores del medio acuático sufre efectos de reflexión, intensidad, distribución angular y estacional. Hay efectos adicionales corno el del espectro visible' el cual puede notarse cuando se observa el agua azul desde un buque, ya que el azul es de los colores de mayor absorción selectiva y el que penetra a mayores profundidades en aguas de lagos y océanos. Aunado a este dato, se cita que la penetración máxima de luz apropiada para productores fotosintéticos marinos es de 200 metros. EFECTOS BIOLÓGICOS DE LA LUZ no de los efectos mas importantes de la luz es la producción de clorofila, realizada por los organismos fotosintéticos terrestres y marinos (plantas verdes, algas, bacterial y cianobacterias) 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 térmicas ecológicas; es de conocimiento general la regla de que individuos de talla menor están relacionados con temperaturas altas, mientras que los más corpulentos lo están con temperaturas bajas. Estas características están estrechamente ligadas a la irradiación solar correspondiente. Por otro lado, también deben 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 efecto sumamente conocido, en cuanto a L U GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 247 la periodicidad luminosa, es el relativo a ciertas etapas de la fotosíntesis que sólo pueden desarrollarse en presencia de luz. Otro ejemplo de periodicidad lo representa el patrón de floración de algunas plantas el crisantemo sólo florea si el día es breve, por lo que se le conoce como planta de día corto, es decir, un día donde las horas de luminosidad son pocas, como en invierno. En los animales los tactismos son respuestas diferenciales a los niveles de luz. Este tipo de respuestas les permite tornarse más activos en presencia de luz y reducir su actividad en la oscuridad, o a la inversa; por ejemplo, se han comprobado en el laboratorio los hábitos nocturnos del ratón ciervo, Peromyscus sp, el cual por alguna razones ecológicas prefiere cazar durante la noche y mantenerse en reposo en las horas diurnas. LA TEMPERATURA a energía térmica proveniente de la luz solar se expresa de dos maneras en la naturaleza; una es la temperatura, considerada como la intensidad de la energía expresada en grados (centígrados,-Fahrenheit, Kelvin, etc.), y otra es la cantidad de calor, medido en calorías., contenido por un cuerpo; las calorías de un material --por ejemplo un alimento- indican la cantidad de energía química que este posee almacenada. Las zonas de temperatura mas baja, como ya se dijo, son aquellas donde se recibe menor irradiación solar anual; este es el caso de los polos norte y sur, donde encontramos veranos con menor irradiación (aunque allí puede germinar el centeno). Existen organismos que pueden vivir en tundras, taigas, en los polos, etc., y que son capaces de resistir temperaturas inferiores a la de congelación del agua: 0° C o 32° en cambio otros organismos habitan en géiseres o aguas termales, incluso algunos habitan en lugares con temperaturas mayores a los 45° C o 113° F. En general, se puede decir que la mayor actividad metabólica en la naturaleza se presenta en L GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 248 un rango de temperaturas comprendido entre 0 y 45° C. Para resistir temperaturas extremas los organismos desarrollan adaptaciones morfológicas y fisiológicas. Estas adaptaciones pueden consistir en esporas, quistes, huevos, pupas y semillas, lo cual dependerá si se trata de plantas o animales. Por ejemplo, los tallos y las hojas de las gramíneas generalmente mueren por las heladas invernales, mientras que los estolones y raíces resisten y brotan de nuevo cuando las condiciones vuelven a ser favorables. En general, el aumento de la temperatura acelera los procesos fisiológicos; por ejemplo: (véase Fig. 1.4) el movimiento, la actividad metabólica, la actividad reproductiva, el consumo de oxigeno, etcétera. Los organismos tienen un límite de resistencia al incremento de temperatura. Cuando se rebasa ese límite, los vegetales tienden a cerrar sus estomas, para impedir 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° C-. Estas respuestas se presentan siempre y cuando no se alcancen límites letales. TEMPERATURA, CLIMA Y VIENTOS a cantidad de energía solar y la forma en que esta incide sobre la superficie terrestre influyen sobre la temperatura de cada zona geográfica, mientras que las variaciones de temperatura en la superficie del planeta y el movimiento de rotación de este condicionan el patrón de corrientes de aire (vientos) y, por ende, las precipitaciones pluviales. Así, los vientos que ascienden en el ecuador pierden humedad en forma de precipitación pluvial y los que descienden a los 30° de latitud norte y sur, ocasionan los grandes desiertos de esas zonas. Durante la transferencia de aire caliente desde el ecuador hacia los polos, los vientos alisios del sureste y noreste, además de los vientos del oeste, son los responsables de las diversas precipitaciones pluviales en el planeta. Estas precipitaciones, junto con los efectos de altitud, latitud y efectos geológicos debidos a la presencia de montañas, ocasionan la diversidad de climas y, en consecuencia de biomas en la Tierra. En conclusión la temperatura es un factor que limita la distribución de las especies, actúa sobre cualquier etapa del ciclo vital y afecta las funciones de supervivencia, reproducción o desarrollo. L GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 249 ALTITUD Y LATITUD Y SU RELACIÓN CON LA TEMPERATURA n general, los aumentos progresivos de latitud y altitud causan efectos térmicos similares, ya que la temperatura media de la atmósfera disminuyen 0.5° C, por cada grado de aumento de la latitud o por cada 100 metros de elevación de cuanto a la altura; es decir, 100 metros de altitud equivalen al aumento de un grado de latitud. En cuanto a la distribución de los seres vivos, las variaciones de latitud y altitud causan cambios térmicos y, por consiguiente, modifican esa misma distribución de los seres vivos, los que peculiarmente presentan formas de dispersión paralelas si se trata del aumento de latitud (alejamiento paulatino del ecuador) o del aumento de altitud (altura sobre el nivel del mar). (Véase Fig. 1.5.) ATMÓSFERA Y PRESIÓN ATMOSFÉRICA. AGUA Y PRESIÓN ACUÁTICA omo el aire y el agua son los dos medios fundamentales donde se desarrollan los seres vivos, debemos destacar sus diferencias fundamentales. El aire es una mezcla gaseosa que contiene 79% de nitrógeno, 20% de oxigeno y 0.03% de bióxido de carbono su densidad es de 0.013. El agua, mientras tanto, esta formada exclusivamente por la molécula HZ0. La densidad del agua pura es de 1.0 g/cm3 y, en el mismo sistema de unidades, el agua de mar tiene una densidad de 1.028; coincidentemente el protoplasma también tiene la misma densidad, ya que ambas contienen sales minerales disueltas. E C GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 250 La presión también presenta efectos distintos: en el aire, cada vez que se ascienden Fig. 1.6 Relación entre la altura sobre el nivel del mar y la presión atmosférica 300 metros la presión baja 24 mm de mercurio; mientras que en el mar, cada vez que se descienden 10 metros, la presión acuática asciende en 760 mm de mercurio; a 900 metros de profundidad la presión alcanza valores de varios miles de toneladas (Véase Fig. 1.6.) Estas variaciones condicionarán en mucho los patrones que distribución características de los seres vivos en ambos medios. Como el agua tiene una gran importancia biológica, la trataremos más detenidamente en una sección especial. FACTORES ABIÓTICOS QUÍMICOS omenzaremos esta sección con lo relativo al substrato -ya sea acuático o terrestre-, el cual en términos generales constituye la superficie sobre la que se establecen los seres vivos para satisfacer sus necesidades de fijación, nutrición, protección, reserva de humedad, etc. En los ecosistemas terrestres el substrato esta constituido por el suelo mientras que en los acuáticos puede estar formado por rocas, piedras sueltas, grava, arena, barro o incluso por la película superficial que se forma en las capas superiores de las reservas acuáticas. El substrato tiene considerables efectos mecánicos sobre los organismos, ya que constituye la superficie sobre la que viven y se desplazan o en cuyo interior transcurre soda su vida." Nosotros lo consideramos de efectos químicos, ya que, desde el punto de vista de la productividad del ecosistema, representa la principal fuente de materias primas para desarrollar el proceso fotosintético, es decir, el inicio de la C GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 251 producción alimenticia en el ecosistema. (Véase Fig. 1.7.) Como se mencionó anteriormente, la diversidad de substratos que permiten desarrollo de la vida es muy amplia; por ejemplo, en la fina película formada por la tensión superficial del agua habitan muchas algas y la lenteja de agua en la parte superior; en la región inferior de la misma película existen gusanos pianos y caracoles. Los cascos de acero de los buques y las boyas marinas, son atacados fácilmente por algas, mejillones y gusanos tubicolas. SUBSTRATO TERRESTRE. EL SUELO s el más común de los ecosistemas terrestres; el suelo se deriva de la erosión de las rocas causada por factores físicos, químicos y biológicos; un ejemplo de la acción de estos factores lo hallamos en los efectos erosivos del viento, agua y sustancias químicos, raíces de árboles, etc., sobre la roca original, llamada también coca madre del suelo. (Véase cuadro 1. 1.) En el sistema técnico de medidas, la unidad de presión es el kilopondio/m2 lo que nos conduce a la unidad tonelada/m'`. Curiosamente la unidad de presión de las atmósferas corresponde al kilopondio/cm`. E GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 252 NOTA: Para determinar la textura, propiedad característica del suelo, $610 consideran los porcentajes de arena, limo y arcilla y la suma de sus respectivos porcentajes, se hace equivalente al 100%, pues estos son sus componentes mayoritarios. Un suelo franco, que es el mejor suelo agrícola, por ejemplo, Gene iguales proporciones de arena, lim., y arcilla (33% de cada uno). El suelo posee todas las reservas de materiales orgánicos, minerales, agua y oxigeno que se requieren paca el buen funcionamiento tanto de los productores de nutrientes como de los consumidores. En el grupo de productores encontramos plantas fotosintéticas, algas, algas cianofíceas y algunas bacterias fotosintéticas, mientras que el grupo de consumidores lo conforman el resto de organismos del ecosistema; animales, hongos, bacterias no fotosintéticas, actinomiceto, protozoarios, etcétera. La materia orgánica del suelo puede ser la que se produce directamente durante la fotosíntesis, pues entonces algunos vegetales excretan por las raíces aminoacie vitaminas, hormonas, etc. (Véase cuadro 1.2.) Es el caso de las leguminosas del tipo de la Vicia faba o haba común, la cual cuando es infectada por organismos simbióticos del tipo del Rhizobium leguminosarum (bacteria fijadora de nitrógeno) excreta al suelo nitrógeno soluble, del tipo del acido aspártico, que puede incrementar el nivel de fertilidad del suelo. GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 253 Por otro lado, además de las secreciones de los organismos fotosintéticos, el suelo aumenta su nivel de materiales orgánicos, los cuales se degradan paulatinamente a través de los ciclos de mineralización, por la adición de heces fecales y cadáveres de los organismos que viven sobre y dentro del suelo, formando el humus." (Véase Fig. 1.8.) Las diversas partículas minerales que constituyen el suelo varían en su diámetro desde los 256 mm (pedruscos y guijarros) hasta los 0.002 mm, o incluso diámetros menores asociados con los diversos tipos de arcilla; la arcilla de origen mineral y el humus, forman el sistema coloidal del suelo, donde queda retenida la mayor cantidad de agua y materia orgánica que este contiene. Horizontes del suelo. Cuando se describe el suelo desde la parte mas superficial hasta la más profunda, es decir hasta el lecho rocoso, se dice que se esta realizando un perfil del suelo. Cuando este se realiza pueden reconocerse las diferentes secciones constitutivas del suelo, las cuales se denominan capas u horizontes; dichas capas se tipifican con base en su constitución y apariencia; por ejemplo: color, apariencia pedregosa, manchas o secciones donde el color se manifiesta mezclado debido a la presencia de materiales de fierro. Así, al descender verticalmente encontramos que los horizontes A y B son variables, según el tipo de suelo; después se encuentra el horizonte C, que se conoce como materia parental y finalmente el horizonte D, la roca madre del suelo (Véase Fig. 1.9.) GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 254 Los horizontes mas superficiales que poseen la nomenclatura At;,) y A,) son considerados los horizontes orgánicos del suelo, ya que, de existir en ellos arcilla, se puede retener hasta un 30% de materia orgánica. Dichos horizontes forman lo que se conoce como mantillo orgánico derivado de plantas y animales. Los horizontes A, A2 y A, son considerados horizontes minerales, pues su contenido de materia orgánica es menor del 20%. En estos horizontes se presenta una acumulación de materia orgánica humificada,9 la cual esta íntimamente asociada con la fracción mineral, fundamentalmente con las arcillas. El horizonte B es aquel donde se manifiesta en forma sobresaliente la iluviación (acumulación) de arcillas silicatadas, hierro, aluminio o humus, ya sea solo o combinado. Pueden presentarse también sesquióxidos, debido a los cuales el suelo de este horizonte tiene colores más fuertes o más rojos que los de los horizontes superiores e inferiores. Entre los horizontes A, A, A, y hasta el extremo del horizonte B se considera que está presente el suelo verdadero. A menudo el horizonte C ha sido llamado material parental del suelo; allí se acumulan sales como los carbonatos de calcio y de magnesio, así como otras sales solubles. Este horizonte puede o no coincidir en su composición con la de la roca madre del suelo. Puede afirmarse que la actividad biológica en esta zona es nula. El horizonte D es considerado el representativo de la roca madre; puede estar GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 255 constituido por granito, arenisca o Cal iza. También se conoce con el lecho rocoso del suelo. Además de representar el reservorio nutritivo para una gran diversidad de organismos, el suelo desempeña un importante papel en la regulación del equilibrio ecológico, en el se presentan fenómenos de iluviación, translocación, deposición, erosión, lixiviación, intemperización, etc. (véase la Fig. 1.10). La entrada y salida de agua del suelo es considerable, así como las perdidas y ganancias de energía, pero probablemente para el equilibrio del ecosistema el aspecto medular lo represente el aspecto biológico de materiales, el cual se desarrolla a partir de la mineralización de materia orgánica proceso que se establece a través de los ciclos biogeoquímicos del nitrógeno, azufre, carbono, etcétera. OTROS FACTORES ABIÓTICOS QUÍMICOS. EL OXIGENO Y EL ANHÍDRIDO CARBÓNICO l oxigeno y el anhídrido carbónico son dos sustancias que tienen una importan fundamental en el intercambio de los organismos con su ambiente. Dichas sustancias son un factor clave de la fotosíntesis y la respiración, como puede constatarse las siguientes reacciones: El 02 y el CO guardan una estrecha y reciproca relación; juegan un papel fundamental no tan solo en la respiración y la fotosíntesis, sino también en procesos de quimiosíntesis donde se forman carbohidratos (aunque no se ocupe al oxigeno como aceptor de electrones). En los procesos de mineralización de la materia orgánica vía microbiológica, el oxigeno y el bióxido de carbono generalmente están presentes, consumiéndose y desprendiéndose, respectivamente. El oxigeno constituye el 20% de la E GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 256 atmósfera; este es un valor general en todo el globo terráqueo. En los ambientes terrestres se dispone de una cantidad uniforme y adecuada de oxigeno; este se consume en la respiración aerobia, se reintegra después de un rompimiento de la molécula de agua que se presenta en la fotosíntesis, regenerándose así el nivel de oxigeno presente en la naturaleza. En el medio terrestre se presentan dos casos de escasez de oxigeno, uno ocurre en las alturas dado el enrarecimiento del aire. Esta disminución es directamente proporcional a la presión atmosférica, pues la cantidad de 02 que se halla a los 5500 m es la mitad de la que se presenta a la altura del nivel del mar. El otro caso ocurre en el suelo, donde el valor del 20%, al nivel atmosférico, disminuye al 10% o menos. El valor del 10% se considera para un suelo arcilloso, bien drenado o aireado, pero en suelos mal aireados o inundados, ese porcentaje va disminuyendo, además de que la respiración de las raíces y de la microflora nativa consume la reserva de oxigeno en un lapso más corto que el periodo de regeneración. Sobre la superficie terrestre, la concentración del oxigeno no ejerce una acción limitante considerable. La reducción del nutriente en las alturas determina la restricción de la distribución altitudinal de los organismos, los cuales requieren también altas presiones de oxigeno. Respecto a los mamíferos, estos no soportan vivir permanentemente en regiones donde la presión del oxigeno sea inferior al 45% de su valor al nivel del mar. Tanto la reducción en la concentración de oxigeno, como el enrarecimiento del aire condicionan la frontera alta de las aves y, en general, de los seres que pueden formar esporas y quistes que pululan en el aire (animales inferiores microorganismos del tipo de hongos y bacterias, protozoarios, etc.) Este es el origen de la presencia de gran cantidad de amibas en el aire de la ciudad de México. En el suelo, o más bien dentro de él, se condiciona la existencia de organismos aerobios estrictos, ya quo en suelos anegados o donde, existe una amplia acumulación de detritus se restringe enormemente la circulación del aire y, por tanto, el abasto de oxigeno. Esta carencia afecta desde las raíces de las plantas hasta la diversa flora, fauna, microflora y microfauna del suelo formada por algas, artrópodos, anélidos, nematodos y hongos; protozoarios, actinomiceto, bacterias y cianobacterias, entre otros. Existen adaptaciones de los organismos para subsistir aun en bajas concentraciones de oxigeno; en el caso de algunos microorganismos puede presentarse como una respiración de carácter facultativo,10 en función de la concentración del oxígeno disponible, evitando así una aerobiosis intransigente. Otro caso es el de algunas plantas de los manglares de las lagunas de Florida que se conocen como neumatoforos: GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 257 dichas plantas crecen en su sistema radical hacia arriba, a través del barro y del agua pasta alcanzar el aire y, por lo tanto, el libre acceso al oxígeno. Otro ejemplo es el de las superficies de algunos bosques que se encuentran inundadas durante casi todas las épocas del año, lo que condiciona la existencia de ciertos tipos de árboles, como los cipreses (Taxodiuir distichum): dichos árboles poseen una especie de rodillas, elevadas desde las raíces, que crecen irregulares prominentes. Cuando se inició su estudio se consideraron como órganos de aireación en una superficie inundada y, por consiguiente, con poca difusión de oxigeno; sin embargo, ahora se supone que estos ensanchamientos de raíces y troncos se deber, exagerado crecimiento del cambium," estimulado por la combinación abundante de agua y oxigeno en la zona mas superficial del agua. La mayor parte de las plantas criptógamas y animales terrestres tienen respiración aerobia y, por lo tanto, no pueden habitar en zonas carentes del oxigeno. Las lombrices de tierra, por ejemplos, pueden pasar cortos periodos en suelo muy mojado, pero después emigran hacia la superficie en busca del oxigeno. Existen también en el suelo otro tipo de organismos vivos del tipo de las bacterias de los géneros Rhizobiut y Clostridium, las cuales son responsables de gran parte de la fijación del nitrógeno atmosférico al suelo y su conversión química en formas amoniacales asimilables por las raíces de las plantas, es decir, contribuyen a la fertilización natural de los sucios. Las bacterias del grupo Rhizobium son simbióticas (viven asociados Rhizobiumleguminosas) y se protegen de altas concentraciones de oxigeno dentro de los nódulos de las raíces de las leguminosas, donde regulan la presión del gas por un pigmento de origen vegetal, del tipo de la hemoglobina, y que es llamado leghemoglobina. Las bacterias del genero Clostridium son anaeróbicas, por lo tanto, habitan en zonas den suelo donde el oxigeno esta ausente. EL OXIGENO EN EL MEDIO ACUÁTICO a principal fuente de oxigeno es el aire, mientras que en el agua este gas puede absorberse de la atmósfera o formarse por las reacciones de los organismos fotosintéticos: plancton y vegetales sumergidos. En el agua existe aproximadamente 25 veces menos cantidad do oxigeno que en el aire, considerando la medida de un litro. El oxigeno del agua puede consumirse tanto por la respiración de todos los seres acuáticos como por la descomposición de materiales que se encuentran en ella. La demanda bioquímica de oxigeno (DBO) es la norma que se usa para medir el peso (por un volumen unitario de agua) del L GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 258 oxigeno disuelto utilizado en el proceso biológico de degradación de materiales orgánicos. Los valores normales son de aproximadamente 1-2 mg/i en aguas naturales, en tanto que se elevan hasta 300-500 mg/I en aguas domesticas no depuradas; si el numero de sustancias contaminantes s, incrementa la degradación de estos materiales agota el oxígeno disuelto en el agua y puede causar la asfixia de los organismos acuáticos; si esto sucede, ]as bacterias aerobias dejan de actuar y se inicia el proceso anaeróbico de putrefacción del agua. Normalmente existe un alto poder de biodegradación del agua debido a la acción de las bacterias aerobias; pero si la concentración de sustancias orgánicas y química rebasa esta capacidad, las aguas no pueden regenerarse y entonces los lagos y ríos se convierten en cloacas abiertas sin vestigios de vida. Por ejemplo, un pantano puede haberse formado por la recepción del desagüe de drenajes y sustancias de desecho, lo que trae como consecuencia que el nivel de oxígeno llegue a ser nulo. El nivel de oxigeno es mas variable en el agua que en el aire, ya que en el medio acuático los organismos influyen mas activamente en la concentración del gas; considerándose que en el aire su nivel porcentual, 20%, resulta invariable. En lagos, ríos y océanos el nivel de oxigeno es el resultado de los procesos de adición y sustracción, conformándose así un equilibrio dinámico en el que influyen los factores físicos y biológicos que afectan a las reservas de agua. Como ya se menciono, la respiración y degradación de sustancias que consumen el oxigeno disuelto constituyen los procesos de sustracción del elemento, mientras que la fotosíntesis, la cual solo se realiza desde la superficie hasta los límites de la zona eufórica, 12 la constituyen los factores bióticos. Los factores abióticos pueden ser estacionales, de temperaturas; se conocen también efectos diurnos de variación debido a la acción fotosintética que se correlaciona directamente con las horas diurnas de la luz solar, así como también los efectos de turbulencia de las aguas y la acción de la agitación del viento. Este último factor es especialmente importante, ya que cuando el agua circula libremente en las capas superiores de lagos y océanos puede alcanzar incluso las regiones profundas de los lagos pequeños y de las aguas costeras; dicha acción resulta inaccesible para el agua del mar, donde los efectos de perturbación no rebasan los 100 m de profundidad. En el medio acuático pueden diferenciarse tres zonas: el estrato superficial, las zonas medias situadas debajo de esta capa y las zonas profundas. En cada una de ellas la distribución del oxigeno es distinta. La capa mas superficial del agua esta equilibrada con el aire que se extiende por encima de ella y su grosor depende de la turbulencia que se genere allí. El nivel de concentración del gas de la zona situada por GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 259 debajo de la superficie depende de la influencia de los factores bióticos y abióticos mencionados con anterioridad, mientras que al fondo del océano el oxigeno solo puede llegar por el hundimiento en masa o la circulación profunda del agua. El agua proporciona oxigeno para los organismos abisales (es decir, que viven en el fondo del océano) después de los estancamientos invernal y de verano, o sea, en las temporadas primaveral y otoñal. Puede darse el caso de que los cambios estacionales con respecto a las variaciones de temperatura y de acción del viento no sean suficientes para suministrar el oxigeno a la zona mas profunda del mar; si esto ocurre se presentan complejos fenómenos de abastecimiento del gas (donde influyen efectos latitudinales) que promueven que el agua fría que se hunde hacia ]as grandes profundidades regrese de nuevo a la superficie central del océano, originándose así una corriente de retorno, desde las regiones ecuatoriales hacia los polos, en una circulación horizontal. En el agua de mar los niveles de oxigeno pueden variar desde los 4 hasta los 8 cm'/I, estabilizándose alrededor de 5 cm'/1. Los habitantes de las regiones acuáticas, disponen de una variedad de adaptaciones destinadas a obtener cantidades suficientes de oxigeno del medio o pueden recurrir a ciertas estrategias para lograrlo; algunos caracoles rellenan periódicamente sus pulmones en la superficie mientras que la chinche de agua (Notonecta) almacena su provisión de oxigeno en unas burbujas de aire mientras baja a ]as partes mas profundas. Podría suponerse que organismos que no viviesen en zonas saturadas en su concentración de oxigeno, sufrirían graves efectos, pero en la naturaleza muchos seres GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 260 acuáticos aerobios pueden vivir en concentraciones de oxigeno muy por debajo de las presiones normales del gas. (Véase la Fig. 1. 11.) Algunas larvas que viven en los fondos fangosos de los lagos poseen un tipo especial de hemoglobina que alcanza un 95% de saturación cuando la atmósfera solo tiene una presión parcial de oxigeno de 10 mm de mercurio (en esas condiciones la hemoglobina de los mamíferos no rebasa el 1 % de saturación). Si el oxigeno esta totalmente ausente, los organismos realizan procesos anaeróbicos y en la descomposición de la materia orgánica liberan grandes cantidades de sulfuro de hidrogeno. Estos niveles de anaerobiosis y toxicidad solo los soportan algunos microorganismos que viven, por ejemplo, en las profundidades inferiores a los 2000 metros del Mar Negro, CONCENTRACIÓN DEL CO2 El anhídrido carbónico es un factor ecológico de vital importancia, ya que constituye uno de los elementos esenciales para la realización de la fotosíntesis; directamente el CO2 es la fuente de materia prima para los organismos fotosintéticos (plantas verdes terrestres, algas marinas, algas de aguas dulces, bacterias fotosintéticas, cianobacterias fotosintéticas, protozoarios fotosintéticos, etc.), así como la reserva alimenticia para todos los demás consumidores (herbívoros, carnívoros, omnívoros, saprófitos y desintegradores). El C02, también modifica otros factores del ambiente; a diferencia del oxigeno si reacciona químicamente; por ejemplo, en el medio acuático forma acido carbónico, modificando el pH, y cuando se combina con el calcio da origen al carbonato de calcio o caliza, la cual alcanza condiciones de saturación y sobresaturación en aguas tropicales de elevado pH (lo que se transforma en formaciones coralinas en los océanos tropicales). Aunado a este mecanismo de incorporación de CaCO3, en las mismas regiones tropicales existe un sinnúmero de organismos que utilizan los iones Ca y CO,3 para formar sus caparazones calizos que descienden hacia el fondo; en los océanos Atlántico e Indico estos depósitos alcanzan hasta un 86% de CaCO3. GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 261 Este compuesto constituye tan solo el 0.03% del aire, por lo que en relación al oxigeno representa una proporción de X00 A pesar de esta baja concentración, en la atmósfera hay una distribución homogénea del bióxido y esta resulta suficiente para la realización de la fotosíntesis terrestre, proceso con el que presenta una interacción permanente. (Véase Fig. 1.12.) La atmósfera recibe el C02 por acciones geológicas e industriales; por expulsión de los océanos y por las acciones bióticas de la respiración y la descomposición de materia orgánica. El anhídrido carbónico se sustrae de la atmósfera por el proceso o la fotosíntesis, ocasionando que en el reservorio solo quede una cantidad libre de aproximadamente el 0.03%; ya que se halla distribuido de manera homogénea en la superficie de la Tierra, este pequeño porcentaje no representa un factor limitante en el desarrollo de la vegetación, pero de esa débil concentración depende toda la vida terrestre. EL CO2 EN EL AMBIENTE ACUÁTICO e considera que en el medio acuático el nivel de CO es mas elevado que el de la atmósfera, ya que en el agua puede presentarse también bajo las formas de carbonatos y bicarbonatos los cuales incrementan esta concentración. El agua de mar, con una cantidad de sales disueltas equivalente a la tercera parte de su composición porcentual (33%), contiene unos 47 cm3 de C021, lo que equivaldría a una composición porcentual del 4.7%, a diferencia de la presente en la atmósfera (0.03%). El mar es considerado el gran reservorio mundial de bióxido de carbono, por lo que la alta concentración S GENERALIDADES ACERCA DE LA ECOLOGIA___________________________ 262 del nutriente acuático permite regular su presencia en el aire; el caso es a la inversa de lo que sucede con el oxigeno, el cual es mas abundante en el aire que en la tierra. El CO2 en el agua manifiesta una estrecha relación con el pH existente, es decir, con el nivel de acidez, neutralidad y alcalinidad existente en el medio acuoso. Si el pH es acido el CO2 se encuentra libre; a pH cercanos a la neutralidad casi todo el anhídrido se encuentra en forma de iones bicarbonato (HCO3)-; a pH elevados (del lado alcalino) el anhídrido se convierte en iones carbonato (CO). (Véase Fig. 1.13.) Según lo establecido en el párrafo anterior, el pH del medio acuático resultará afectado si se añade o se sustrae el CO2, mientras que cualquier factor que afecte al pH incidirá también en la concentración y forma química del CO2 presente. Como una ventaja adicional, la presencia de iones bicarbonatos y carbonatos, normalmente con un pH neutro y alcalino, respectivamente, poseen una función reguladora tanto en el mar como en las aguas dulces conocidas como aguas duras, donde estos iones manifiestan su poder amortiguador o buffer. Si el mar, como reservorio o soporte principal de la vida orgánica de la Tierra, contienen 4.7% de CO2 y este es necesario para el inicio de la fotosíntesis -proceso fundamental en la alimentacion de todos los seres vivos del planeta, tanto acuáticos como terrestres-, entonces sería interesante discutir si en efecto el hombre no ejerce una influencia negativa sobre este almacén. La guerra del Golfo Pérsico (1991), que tenía como fin imponer la hegemonía de las grandes potencias occidentales sobre la explotación petrolera, es un ejemplo de como el hombre puede afectar drásticamente el reservorio marino.
