Ecologia: estructura i dinàmica dels ecosistemes I

Estructura i dinàmica dels ecosistemes

Ecologia:  ciència que estudia les relacions dels organismes entre sí i amb el medi en què habiten. S'ocupa, per tant, de l'estudi dels ecosistemes, espais que integren un conjunt d'éssers vius, factors ambientals i les relacions que s'hi estableixen entre ells.

Tots els ecosistemes estan formats per dos components bàsics: el biòtop i la biocenosi. En un ecosistema tots els elements estan relacionats, és a dir, depenen els uns dels altres.

El biòtop és el componen abiòtic, és a dir, és la part no viu, inert, de l'ecosistema, el medi físic i les seves propietats fisicoquímiques. Aquestes propietats depenen de factors ambientals, com la llum, la temperatura, l'aigua, la salinitat, el pH, el tipus de sòl, etc. Aquests són els factors abiòtics. 

La biocenosi (o comunitats) és el component biòtic d'un ecosistema, és a dir, el conjunt d'éssers vius que hi habiten en aquell lloc determinat i que es relacionen entre ells (bacteris, protoctists, fongs, vegetals i animals). 

Els ecosistemes tenen mides molt variables: poden ser molt petits, com un arbre caigut o una bassa, o molt grans, com el desert, l'oceà o l'ecosfera, que comprèn tota la Terra. Així, els ecosistemes es troben englobats els uns dins dels altres, i sempre interaccionen entre sí. Els límits entre ecosistemes s'anomenen ecotons, i són zones de transició que formen barreres geogràfiques o canvis en la vegetació, tipus de roques... en les quals el biòtop, i per tant també les comunitats, canvien de manera més o menys sobtada. Aquestes zones presenten espècies dels ecosistemes limitants entre sí, o de vegades espècies pròpies.

Segons el medi en què els éssers vius duen a terme les seves funcions, es distingeixen dos tipus d'ecosistemes:

- Aquàtics: poden ser marins o d'aigua dolça, cadascun amb biòtops i biocenosi característics.

- Terrestres: segons les condicions climàtiques es diferencien en tres grans zones a cada hemisferi:

                - freda, des dels pols fins als cercles polars

                - temperada, des dels cercles polars als tròpics

                - càlida, entre el tròpic de Càncer i el de Capricorn

Un bioma està constituït per les diverses zones de la Terra que comparteixen un clima, una vegetació i una fauna semblants. 

Factors abiòtics i adaptacions

Els factors abiòtics determinen les característiques dels organismes que formen la biocenosi. Al llarg de l'evolució, els éssers vius han desenvolupat característiques anatòmiques, fisiològiques i etològiques (de comportament), les adaptacions, que els permeten sobreviure en el medi en què habiten. 

Els principals factors abiòtics són:

Temperatura

Pot presentar grans variacions en ambients terrestres, tant al llarg de l'any com del dia, mentre que en ambients aquàtics les variacions són molt menors.

La majoria dels organismes poden sobreviure a temperatures que van dels -2ºC als 50ºC. Per sobre o sota d'aquests límits poden morir congelats o per ràpida deshidratació o desnaturalització de les proteïnes. Però hi ha organismes adaptats a resistir temperatures molt més elevades o baixes que aquestes. Els vegetals resisteixen millor que els animals les temperatures extremes. 

Els animals homeoterms o endoterms són aquells capaços de mantenir la seva temperatura constant. Tenen estructures aïllants, com plomes, pèl o capes de greix subcutani que els permet resistir sobretot el fred.

Els animals poiquiloterms o ectoterms no són capaços de mantenir la temperatura corporal constant. Necessiten aïllar-se del fred i la calor més extrems (sovint amagant-se), o reduir el metabolisme en períodes més freds.

Aigua i humitat

Tots els éssers vius depenen de l'aigua per viure. La humitat de l'aire és el vapor d'aigua que hi ha a l'aire atmosfèric.

Reduir la mida de les fulles i endurir-les són adaptacions de les plantes quan hi ha manca d'aigua. També hi ha plantes que tenen arrels molt grans i molt desenvolupades que els permeten accedir a l'aigua situada a nivells inferiors. N'hi ha d'altres que presenten teixits d’acumulació, om els cactus.

Alguns animals tenen cobertes impermeables que els protegeixen de la pèrdua d'aigua, com l'exosquelet dels artròpodes o les escates dels rèptils; n'hi ha que presenten glàndules mucoses que els mantenen la pell humida i d'altres que produeixen una orina semisolida i excrements secs. 

Llum

La llum és la font d'energia que fa possible la fotosíntesi la quantitat de llum determina la localització dels éssers vius. En els ecosistemes aquàtics la llum penetra amb més dificultat que en els terrestres. Per això, les plantes i les algues viuen principalment a les capes superficials.

A més, la durada del dia afecta molts processos, com la floració, la vigília, el son i els costums dels animals. Hi ha animals d’hàbits nocturns o crepusculars, com el mussol, i hàbits diürns, com el linx.

Hi ha plantes amb fulles grans i planes que capten més bé la llum. N'hi ha d'altres que les orienten cap a la llum o són enfiladisses.

Els animals nocturns tenen uns ulls grans per aprofitar més bé la llum i veure-hi a les fosques .

Pressió

En els ecosistemes terrestres la pressió atmosfèrica disminueix quan augmenta l'altura i la quantitat d'oxigen també és menor. Per això, els animals que viuen en zones elevades, com les llames o els condors dels Andes o els iacs de l’Himàlaia, tenen mecanismes adaptatius per poder aprofitar més bé l'oxigen.

En els ecosistemes aquàtics, la pressió hidrostàtica augmenta a raó d’una atmosfera per cada 10 metres de profunditat. Per això, en funció de la profunditat a la que habita cada espècie s’han desenvolupat estructures diferents, com per exemple presència o absència de bufeta natatòria, en funció de la dieta, relacions tròfiques o comportament, o la presència de grans quantitats d'aigua en els teixits.

Salinitat 

La salinitat és la quantitat de sals dissoltes a l'aigua la concentració és molt elevada als mars, entre 33 I 37 g/L, i molt baixa a l'aigua dolça, menys de 5 g/L.

Animals com els salmó o l'anguila, que viuen tant al mar com els rius, mantenen la concentració de sals dels seus líquid interns constant encara que varïi la del medi. 

Hi ha animals com els equinoderms que no es poden regular la concentració interna de sal i només poden poblar aigües d'una salinitat concreta.

Límits de tolerància i factors limitants

Per a un determinat factor abiòtic, cada espècie presenta una zona de tolerància en què pot viure. Aquesta zona està definida per uns límits de tolerància, de manera que per sobre i per sota d'aquests límits, la supervivència és més difícil i la població pot desaparèixer .

Dins la zona de tolerància es defineix una zona òptima en la qual espècie creix més aviat deixa més descendència i sobreviu més bé. 

Corbes per a organismes eurioics: són corbes amples.

Corbes per a organismes estenoics: són corbes estretes.

Es pot comprovar, per tant, que l'expansió de les poblacions està limitada pels diferents factors abiòtics. A més, hi ha factors biòtics (els que es refereixen a les relacions entre els éssers vius i que veurem més endavant) que també regulen l'abundància d'aquestes poblacions. Per tant, els factors limitants són aquells factors abiòtics i biòtics que regulen el creixement i expansió d'una espècie.

Hàbitat i nínxol ecològic

Repassem els conceptes que ja van aparèixer al tema anterior:

- L'hàbitat d'un organisme és el lloc on viu, és a dir, l'àrea física on el podem trobar. Pot ser molt ampli, com un oceà, o molt limitat, com una bassa o l'estómac d'un remugant. Cada hàbitat té factors abiòtics i biòtics que el caracteritzen.

Un mateix hàbitat pot ser compartit per espècies diferents. Mirem, per exemple, l'hàbitat del bosc mediterrani:

- El nínxol ecològic, en canvi, no correspon únicament a un espai físic, sinó també a la manera en què una espècies "ocupa" aquest espai, al seu estil de vida i la seva funció dins l'ecosistema. 

Per determinar el nínxol ecològic d'una espècie és necessari saber-ne les característiques ecològiques: hàbitat, aliment, llocs de reproducció, resistència a factors del medi (abiòtics), relacions amb individus de la mateixa o diferent espècie (factors biòtics), etc.

Dues espècies diferents que conviuen en un mateix territori no poden ocupar de manera simultània el mateix nínxol ecològic, sempre han de diferir en algun aspecte; és a dir, no poden explotar els mateixos recursos, ni tenir exactament la mateixa forma de vida, si no, una desplaçaria l'altra.

 

Moltes espècies canvien de nínxol ecològic al llarg de la seva vida segons varien les seves necessitats alimentàries. Per exemple, l'eruga s'alimenta de fulles, però quan es converteix en papallona s'alimenta del nèctar de les flors. A més, una espècie pot ocupar un nínxol diferent a regions diferents, en funció de factors com l'aliment, l'espai, els competidors, etc.