Los ecosistemas: composición, estructura y dinámica.

Materia y energía en los ecosistemas

Todos los organismos necesitamos conseguir materia y energía de nuestro entorno para mantener nuestro funcionamiento, aunque existen distintas estrategias que nos permiten obtenerlas: las plantas y otros organismos autótrofos las consiguen por separado, mientras que los organismos heterótrofos, en cambio, conseguimos la materia y la energía de manera conjunta a través de los alimentos.

En Ecología, los organismos autótrofos, que producen materia orgánica que otros organismos pueden utilizar se denominan productores, mientras que los organismos heterótrofos que se alimentan de materia orgánica se denominan consumidores. Por último, los heterótrofos que utilizan la materia orgánica transformándola de nuevo en materia inorgánica reciben el nombre de descomponedores.

En un ecosistema estos tres tipos de organismos están relacionados entre sí porque unos se alimentan de los otros, y ese conjunto de relaciones es lo que constituye la estructura trófica del ecosistema. El conjunto de todos los organismos que se nutren del mismo modo se denomina nivel trófico, de modo que podemos decir que la estructura trófica de un ecosistema es el modo en que se relacionan entre sí sus diferentes niveles tróficos. Como los distintos niveles tróficos se alimentan unos de otros, podemos relacionarlos entre sí formando una cadena trófica.

Las relaciones alimenticias que se establecen entre los diferentes niveles tróficos de un ecosistema permiten que la materia pase del medio físico a los organismos, y de unos organismos a otros dentro del ecosistema, reciclándose permanentemente: la materia inorgánica, como el dióxido de carbono, el agua o las sustancias que contienen nitrógeno, son absorbidas por los productores, que la convierten en materia orgánica. Esta materia orgánica, que es la que forma los tejidos vegetales, es aprovechada por los herbívoros, es decir, por los consumidores primarios, cuando se alimentan de las plantas. A su vez, los herbívoros sirven de alimento a los consumidores secundarios, es decir, a los animales carnívoros. Finalmente, los restos de todos estos organismos son aprovechados por los descomponedores, fundamentalmente bacterias y hongos, que vuelven a transformarlos en materia inorgánica que va a parar, de nuevo, al medio físico del que había sido extraída por los productores.

Por lo tanto, la materia que circula por los ecosistemas es reciclada permanentemente. A lo largo de este proceso va pasando de unos componentes del ecosistema a otros, y sufriendo cambios químicos que transforman unas sustancias en otras, aunque los elementos químicos siguen siendo los mismos siempre (se rompen las moléculas, pero no se modifican los átomos que las forman). Por este motivo se dice que los elementos químicos que forman parte de los ecosistemas describen en ellos ciclos biogeoquímicos.

Con la energía, en cambio, ocurre algo totalmente diferente, que se debe a sus propias características: cada vez que se utiliza una cierta cantidad de energía para producir un cambio, cualquier tipo de cambio, una parte de la energía no puede ser utilizada, y se desprende al entorno en forma de calor. Esa parte de la energía ya no es aprovechada, y solo contribuye a aumentar la temperatura del entorno, sin que los seres vivos puedan beneficiarse de ella.

La consecuencia de este hecho es que para mantener el funcionamiento de un sistema, necesitamos proporcionarle energía desde el exterior, sabiendo que finalmente toda esa energía acabará disipándose, es decir, yendo a parar al ambiente, una vez que ya no pueda utilizarse.

En el caso de los ecosistemas, la energía procede del Sol, y es utilizada por las plantas mediante la fotosíntesis. En realidad, los vegetales solo son capaces de aprovechar una proporción muy pequeña de la energía solar, en torno al 1% de toda la luz que reciben, mientras que el resto se emplea en otros fenómenos no realizados por los seres vivos.

Las plantas utilizan una parte de esta energía, mientras que desprenden otra parte hacia el exterior. Por último, el resto se incorpora a la propia planta, acumulada en sus tejidos y órganos. Esta fracción es la que está disponible para los consumidores primarios. Éstos, al alimentarse de las plantas, también son capaces de absorber una parte de esa energía. De nuevo se repite el esquema, de modo que, de la energía aprovechada, utilizan una parte y acumulan otra en sus órganos. Lo mismo ocurre con los consumidores secundarios, y con los descomponedores.

Las relaciones entre los niveles tróficos

El funcionamiento de los ecosistemas es posible porque se produce el paso de materia y energía de unos niveles tróficos a otros, de modo que los diferentes organismos disponen de lo que necesitan para mantenerse vivos. Este paso de energía puede describirse mediante esquemas que lo representan.

Una cadena trófica es una representación simplificada de las relaciones tróficas en un ecosistema. En ella se representan varias especies, de modo que cada una de ellas se alimenta de la anterior en el gráfico, a la vez que sirve de alimento a la siguiente. Las flechas entre las especies van en el sentido en el que circulan la materia y la energía. Las cadenas tróficas son un modelo demasiado simple, que sirven más para representar las relaciones entre los niveles tróficos que entre los organismos del ecosistema.

Si lo que se quiere es hacerse una idea más específica de las relaciones tróficas que se establecen entre las diferentes especies en un ecosistema, es necesario elaborar una red trófica. Se puede considerar que una red trófica es un conjunto de cadenas tróficas relacionadas entre sí, de modo que representa las especies que sirven de alimento a otras en el ecosistema.

Aunque son más complejas que las cadenas tróficas, las redes tróficas son también incompletas, porque es casi imposible representar en ellas todos los organismos del ecosistema.

En algunos casos se representa la importancia de cada fuente de alimento mediante números que acompañan a las flechas, o dibujando flechas de distinto grosor. 

La representación de las redes tróficas, a pesar de ser incompleta, permite observar que el concepto de "nivel trófico" es solo una simplificación, ya que en muchos casos los organismos se alimentan de diferentes tipos de especies; incluso animales que se han considerado tradicionalmente como canívoros, como el zorro de la figura anterior, se alimentan de plantas como parte habitual de su dieta.

Puesto que las relaciones tróficas que establece cada organismo son complejas y diferentes entre una especie y otra, se utiliza un concepto especial para definir el "papel" que cada especie desempeña dentro del ecosistema. Se trata del concepto de nicho ecológico. El nicho ecológico de una especie está definido por el hábitat en el que vive y por el conjunto de relaciones que esa especie establece con el resto de los organismos del mismo ecosistema (tróficas, de competencia, parasitismo, mutaolismo...). El nicho ecológico de una especie está particularmente relacionado con la competencia entre dos especies: cuanto más se parezcan los nichos ecológicos de dos especies, mayor será la competencia ecológica. O dicho de otra forma, en un ecosistema cada nicho ecológico está ocupado por una única especie, porque si dos especies ocupan el mismo nicho competirán entre ellas por todos los recursos, hasta que una de las dos desaparezca.

Hay una diferencia entre el hábitat de un organismo y el nicho ecológico que ocupa. El hábitat está formado por el medio físico de esa especie, se podría decir que es la "dirección" de esos organismos, el lugar donde viven, mientras que el nicho ecológico está definido por lo que hacen en el ecosistema: lo que comen, lo que producen... sería la "profesión" de esa especie dentro del ecosistema.

En ocasiones, especies muy parecidas entre sí ocupan nichos ecológicos diferentes en ecosistemas distintos. Cuando esto ocurre, esas especies se diferencian entre sí en algunas características clave que les permiten realizar ese papel. Por ejemplo, los murciélagos, todos muy parecidos entre sí, pueden ser nectarívoros (bebedores de néctar), frugívoros (comedores de fruta), insectívoros (comedores de insectos) o incluso hematófagos (bebedores de sangre). La diferencia fundamental entre esas especies de murciélagos es la estructura de su boca, que les permite, a cada uno de ellos, aprovechar el alimento que utilizan.

En otros casos ocurre un fenómeno prácticamente opuesto: especies diferentes ocupan nichos ecológicos idénticos o muy parecidos en distintos ecosistemas. Por ejemplo el ñu, la vaca, el bisonte o el canguro llamado "gran rojo" son grandes herbívoros que pastan en praderas abiertas. Todos ellos presentan dientes parecidos, gran tamaño y aparatos digestivos especialmente bien preparados para digerir hierba.

En los dos casos lo que se observa son ejemplos de adaptaciones. Una adaptación es una característica peculiar de un organismo que le permite ocupar un nicho ecológico determinado dentro de un ecosistema, ya sea porque le facilita resistir a un factor ambiental, ya sea porque le hace posible aprovechar un recurso concreto.

Un caso bastante particular de paralelismo entre especies es el que se produce entre los mamiferos placentarios y los marsupiales. Al extinguirse los dinosaurios y otros grandes reptiles, hace unos 65 millones de años, los nichos ecológicos que dejaron vacíos en los ecosistemas de todo el planeta fueron ocupados, en su mayor parte, por los mamíferos. En esa época la Tierra estaba dividida en dos continentes separados entre sí: Laurasia hacia el norte y Gondwana hacia el sur. Mientras que en Laurasia evolucionaron los mamíferos placentarios, en Gondwana se desarrollaron los marsupiales, de modo que fueron ocupando nichos ecológicos parecidos en los dos continentes. El resultado, como se ve en la siguiente imagen, fue que los placentarios y los marsupiales que ocupaban nichos parecidos acabaron teniendo características muy parecidas entre sí.

Los procesos tectónicos que tuvieron lugar desde entonces hicieron que los dos continentes se partieran y que algunas de sus partes llegaran a entrar en contacto: América del Norte (Laurasia) y América del Sur (Gondwana) enlazaron a través del itsmo de Panamá. Como resultado, los animales de ambos continentes se mezclaron y empezaron a competir entre sí por ocupar los diferentes nichos ecológicos.

El desarrollo de las crías dentro de la madre, y su capacidad de sobrevivir por sí mismos casi desde el momento de nacer, dieron ventaja a los placentarios, lo que hizo que los marsupiales sudamericanos desaparecieran casi por completo. En cambio, Australia se mantuvo aislada, lo que explica que allí los marsupiales siguieran existiendo. A pesar de ello, la llegada del hombre acompañado por los perros (hace unos 12.000 años) provocó que estos animales se asilvestraran y compitieran con los lobos marsupiales, lo que terminó con la extinción de esta última especie, hecho que ocurrió el pasado siglo XX.

El funcionamiento de los ecosistemas

Las redes tróficas constituyen la estructura del ecosistema, y nos permiten conocer y comprender cómo funcionan, es decir, como el paso de materia y energía de unos organismos a otros permiten que todos ellos se mantengan vivos en el ecosistema y que éste alcance un estado de equilibrio funcional, que permite su conservación, aunque sea con cambios, a lo largo del tiempo.

La primera aproximación que hay que hacer para comprender cómo funciona un ecosistema es conocer cuánta materia y cuánta energía pasa de unos organismos a otros. En realidad, esas dos variables están muy relacionadas entre sí, hasta el punto de que se pueden considerar equivalentes, porque podemos calcular la cantidad de energía que está contenida en una cierta cantidad de materia orgánica sin más que multiplicar la masa por un valor numérico que ha sido calculado por los investigadores.

La herramienta que permite la observación de ese paso de energía entre organismos es la pirámide trófica. Se trata de un gráfico en que se representa la cantidad de materia (o de energía) que está contenido en cada uno de los niveles tróficos de un ecosistema dado mediante barras horizontales centradas y superpuestas, lo que permite comparar rápida y fácilmente la cantidad de materia o energía presentes en ellos.

Se pueden elaborar diferentes tipos de pirámides ecológicas, representando en ellas distintas variables ecológicas que pueden ser interesantes para comprender el funcionamiento de diferentes ecosistemas:

• Número de individuos: se trata simplemente de contar el número de individuos de cada especie correspondiente a los diferentes niveles tróficos que hay en el ecosistema. No suelen utilizarse, porque pueden provocar confusión. Por ejemplo, en un bosque el número de árboles puede ser relativamente pequeño en relación a su tamaño total.
• De biomasa o de energía: representan la cantidad de materia orgánica presente en cada nivel trófico, o su equivalente en energía. Para convertir uno de los valores en el otro basta con multiplicarlos por un factor conocido, así que los dos tipos de pirámides son equivalentes.
• De producción: representan la cantidad de materia que elaboran los distintos niveles tróficos al cabo de un tiempo determinado, generalmente un año. Son importantes porque nos permiten conocer lo rápido que funciona el ecosistema: los ecosistemas que tienen mucha producción suelen ser jóvenes, y aumentan su biomasa rápidamente, mientras que los ecosistemas maduros crecen mucho más despacio.

 Los ciclos biogeoquímicos

Las sustancias que forman parte de los ecosistemas pueden sufrir reacciones químicas que las transformen en otras diferentes, pero los átomos que componen cada una de sus moléculas siguen siendo iguales en todos los procesos que ocurren de forma natural dentro del ecosistema. Por esa razón, cuando se intenta conocer cómo se mueve la materia en los ecosistemas se presta atención a los elementos químicos, y no a las sustancias de las que esos átomos forman parte.

Los ciclos biogeoquímicos son los intercambios de los elementos químicos que tienen lugar entre el biotopo y la biocenosis de un ecosistema. Para estudiarlos, se suele dividir el ecosistema en varios componentes o "contenedores" en los que pueden encontrarse los átomos de cada elemento, y se analizan los "flujos" que siguen esos átomos, es decir los recorridos que siguen para pasar de un contenedor a otro. Los contenedores abióticos que se tienen en cuenta son la atmósfera, el agua, el suelo y las rocas profundas, que suelen quedar lejos del alcance de los seres vivos, mientras que los contenedores bióticos son los diferentes niveles tróficos: productores, consumidores (se consideran todos juntos, porque todos se alimentan del mismo modo) y descomponedores.

Todos los elementos químicos que forman parte de los seres vivos describen su propio ciclo biogeoquímico, pero se suele prestar más atención a cuatro de ellos: carbono y nitrógeno, porque son los elementos más abundantes en la materia orgánica (junto con el oxígeno y el hidrógeno, pero estos dos están prácticamente en todas las sustancias que utilizan los organismos), y fósforo y azufre, porque a pesar de ser menos abundantes son también imprescindibles porque forman parte de los ácidos nucleicos y de las proteínas, respectivamente.

El ciclo del carbono

La mayor parte del carbono que está disponible para los organismos en los ecosistemas se encuentra en la atmósfera, formando parte del dióxido de carbono [a], aunque también hay una cierta cantidad, bastante menor, disuelta en el agua.

El dióxido de carbono de la atmósfera puede ser absorbido y utilizado por los organismos productores mediante la fotosíntesis[1]. De este modo se transforma en materia orgánica vegetal [b] que puede incorporarse a los consumidores [c] mediante la alimentación [2].

Cuando las plantas o los animales mueren, una parte de ese carbono es utilizado por los descomponedores [d] en sus procesos de nutrición [3].

La mayor parte del carbono que forma parte de la materia orgánica vuelve a la atmósfera mediante la respiración [4], transformándose de nuevo en dioxido de carbono [a], pero una parte, que ha sido utilizada por los animales para formar sus caparazones, se transforma en rocas calizas [e]. Finalmente, una parte del carbono orgánico se descompone para formar combustibles fósiles [f].

Las rocas calizas y los combustibles fósiles quedan fuera del alcance de los seres vivos, y solo vuelven al ciclo del carbono en muy pequeña proporción y al cabo de millones de años, de forma que según pasa el tiempo los organismos van reduciendo la cantidad de dióxido de carbono presente en la atmósfera, que se almacena en las rocas. Sin embargo, el hombre altera el funcionamiento del ciclo del carbono quemando grandes cantidades de combustibles fósiles [*], lo que provoca que aumente la cantidad de dióxido de carbono presente en la atmósfera.

Ciclo del Nitrógeno

Igual que ocurre con el carbono, la mayor parte del nitrógeno disponible para los ecosistemas se encuentra en la atmósfera, donde representa aproximadamente el 80% del aire[a]. Sin embargo el nitrógeno atmosférico es inútil para la mayoría de los organismos: solo pueden utilizarlo algunas bacterias del suelo [2], gracias a un proceso llamado fijación del nitrógeno [1]. Algunas de estas bacterias viven libremente, pero otras lo hacen en simbiosis con algunos tipos de plantas, como las leguminosas. Este hecho es lo que explica la rotación de cultivos: la siembra de legumbres uno de los años permite enriquecer el suelo en nitrógeno, un nutriente necesario para poder cultivar otras plantas más exigentes en años posteriores.

El nitrógeno fijado por las bacterias es absorbido por las plantas, que lo transforman en nitrógeno orgánico utizable por el resto de los organismos del ecosistema. Cuando lo han utilizado, los animales excretan el nitrógeno al medio ambiente, desde donde es reciclado, por las plantas o por algunos tipos de bacterias.

El último elemento del ciclo del nitrógeno son un grupo de bacterias que lo transforman de nuevo en nitrógeno atmosférico.

A diferencia de lo que ocurre con el carbono, no hay rocas nitrogenadas que retiren nitrógeno de la atmósfera, de modo que este es un ciclo prácticamente "perfecto", en el sentido de que no tiene pérdidas hacia contenedores que estén fuera del alcance de los seres vivos.

El hombre también altera el ciclo del nitrógeno, produciendo y añadiendo al medio ambiente grandes cantidades de abonos nitrogenados, alterando el equilibrio entre los organismos que viven en esos entornos.

Ciclos biogeoquímicos y factores limitantes

En algunos casos, un factor ambiental puede hacer que las poblaciones de una especie no aumenten su número de individuos por encima de un determinado valor, porque esos organismos no tienen suficiente cantidad de ese factor (un nutriente, cantidad de luz, agua, territorio...) para seguir reproduciéndose. En ese caso ese elemento recibe el nombre de factor limitante. En muchos ecosistemas, el papel de factor limitante suelen hacerlo dos elementos químicos: el fósforo y el nitrógeno.

Los cambios en el tiempo de los ecosistemas

Los ecosistemas no son siempre iguales, sino que su composición y su estructura van cambiando a lo largo del tiempo como consecuencia de los cambios que se producen en el ambiente. Estos cambios consisten en la sustitución de unas especies por otras y en el cambio de las funciones que esas especies realizan en el ecosistema. Es decir, a lo largo del tiempo los ecosistemas van cambiando en composición (las especies que los forman) y estructura (las relaciones entre ellas).

El conjunto de cambios que se producen a lo largo del tiempo en la composición de un ecosistema recibe el nombre genérico de sucesión ecológica, aunque pueden distinguirse varios tipos de sucesión:

• La sucesión primaria es el conjunto de cambios que ocurren cuando un ecosistema es colonizado por organismos por primera vez. Ocurre, por ejemplo, en islas volcánicas recién formadas.
• La regresión ecológica es una sucesión provocada por el hombre o por catástrofes naturales, en la que el ecosistema es parcialmente destruido o modificado de forma artificial, generalmente negativa.
• La sucesión secundaria es la recuperación de un ecosistema modificado cuando deja de estar sometido a la regresión.

Tanto en la sucesión primaria como en la sucesión secundaria los ecosistemas van aumentando su estabilidad a lo largo del tiempo. En estos procesos se pueden observar algunas tendencias características:

• Va aumentando el número de especies que forman parte del ecosistema.
• Las especies con nichos ecológicos "generalistas" son sustituídas por especies más especialistas, lo que hace que aumente el número de relaciones entre las especies del ecosistema.
• Las especies de vida corta van siendo sustituidas por especies de vida más larga.
• Aumenta la biomasa mientras que disminuye la producción del ecosistema, es decir, el ecosistema crece más despacio.

El resultado general de la sucesión es que va aumentando la biodiversidad del ecosistema, es decir,  la variedad de organismos que forman parte de él. Esta diversidad ayuda a que el ecosistema sea más estable, porque tiene más posibilidades de soportar impactos negativos. Podríamos compararlo con una red de carreteras, de modo que cada carretera representa una relación entre especies del sistema a través de la cual circulan la materia y la energía que mantienen el funcionamiento del ecosistema. Si la red es muy simple, o sea, si hay muy pocas carreteras, cuando una de ellas se interrumpe todo la circulación queda alterada. Por el contrario, si la red es muy compleja, hay varios caminos alternativos, de modo que cuando una carretera queda cortada (cuando se pierde una de las relaciones entre especies), la circulación (de materia y de energía) puede seguir caminos diferentes, sin verse interrumpida.

La diversidad biológica tiene tres aspectos diferentes, cada uno de los cuales tiene una gran importancia:

• La diversidad genética es la varibilidad de características genéticas que hay dentro de las poblaciones del ecosistema. Cuando es grande, los organismos de esa especie tienen más posibilidades de sobrevivir si se produce un cambio ambiental, mientras que si es pequeña es más probable que la especie se extinga como resultado de uno de esos cambios. A veces, es más importante la variabilidad que el número de individuos que forman la población; por ejemplo, el guepardo está en peligro de extinción porque su población está repartida en grupos pequeños y separados entre sí, con muy poca variabilidad genética en cada uno de ellos.
• La diversidad de especies dentro de un ecosistema es el aspecto más conocido de la biodiversidad. Se puede definir como el número de especies diferentes que forman parte de un ecosistema determinado. Si un ecosistema está formado por una gran variedad de especies existen muchas relaciones diferentes entre ellas, de modo que el ecosistema en su conjunto es más estable, y puede resistir mejor los impactos ambientales.
• La diversidad de ecosistemas dentro de la ecosfera contribuye a mantener la estabilidad de la ecosfera en su conjunto.

 Acción del hombre sobre los ecosistemas

El hombre es una especie particular dentro del funcionamiento de los ecosistemas: ha colonizado prácticamente todos los ecosistemas de la Tierra, y ha ocupado en ellos diferentes nichos ecológicos, compitiendo, en muchos casos hasta extinguir, con las especies que los ocupaban anteriormente. Además, debido a nuestra capacidad tecnológica hemos sido capaces de alterar el funcionamiento de todos los ecosistemas, en muchos casos de modo irreversible. Básicamente, los efectos del hombre sobre su entorno pueden agruparse en dos grandes categorías: alteración de los ciclos biogeoquímicos y amenazas a la biodiversidad.

Alteración de los ciclos biogeoquímicos

Enriquecimiento en nutrientes

El hombre añade al medio ambiente una gran cantidad de sustancias químicas, entre ellas fertilizantes que contienen nitrógeno y fósforo. El objetivo de añadir estas sustancias a los cultivos es aumentar la productividad, pero en general se usan en una cantidad mayor a la que puede ser absorbida por las plantas, y acaban yendo a parar a los cursos de agua.

Esto genera un problema grave, ya que esos dos elementos son factores limitantes del crecimiento de los organismos en el medio acuático. Cuando son abundantes en el medio, permiten que se desarrollen muchos más individuos de lo normal, pero esto acaba haciendo que esos organismos consuman todo el oxígeno del agua, y acaben por morir, con lo que sus restos en descomposición contaminan la masa de agua. Este fenómeno se denomina eutrofización.

Acumulación de tóxicos ambientales

Otras sustancias que son liberadas por el hombre en el medio ambiente son productos químicos que resultan tóxicos para muchos organismos. En estos casos, cuando los seres vivos encuentran estas sustancias en el medio, pueden intentar eliminarlas de su organismo o, si no lo consiguen, acumularlas en algunos órganos o tejidos, como el hígado, o los tejidos grasos. Cuando ocurre esto, que es bastante habitual, los organismos sitados en los niveles más altos de las redes tróficas consumen una mayor proporción de tóxico, porque comen todo lo que se ha acumulado en los organismos que les sirven de alimento. Este proceso recibe el nombre de amplificación biológica, y tiene como consecuencia que los depredadores estén más afectados por la contaminación, aunque ellos no se hayan nutrido directamente de la sustancia tóxica.

Un problema especialmente grave de la bioamplificación es que nosotros, como especie, ocupamos niveles altos de las redes tróficas, por lo que somos uno de los mayores perjudicados por este problema ambiental.

Destrucción de la capa de ozono

Algunos de los contaminantes que se vierten a la atmósfera pueden tener efectos en lugares muy alejados del punto en el que se vertieron. Eso ocurre, por ejemplo, con unas sustancias llamadas CFCs que se utilizan en los circuitos de refrigeración de los frigoríficos y de los aparatos de aire acondicionado y en los sprays. Estas sustancias, junto con los óxidos de nitrógeno, acaban llegando hasta la estratosfera, una capa de la atmósfera situada por encima de la troposfera, donde afectan al ozono.

El ozono es una sustancia química relacionada con el oxígeno que respiramos (está formada por tres átomos de oxígeno, en lugar de por dos). En la estratosfera se encuentra en una concentración relativamente alta, formando la llamada capa de ozono. Esta parte de la estratosfera tiene gran importancia para los seres vivos, porque el ozono absorbe los rayos ultravioletas que proceden del Sol, rayos que si alcanzaran la superficie de la Tierra podrían producirnos daños considerables: cáncer de piel, alteraciones en los ojos, daños en el plancton de los ecosistemas marinos...

Los CFCs vertidos a la atmósfera rompen las moléculas de ozono, transformándolas en oxígeno "normal". Este fenómeno se produce fundamentalmente sobre la Antártida, debido al modo en que se mueven los gases en la atmósfera y a los cristales de hielo que se forman en esa zona del planeta, lo que ha provocado que en esa zona disminuya en gran medida la concentración de ozono de la estratosfera, formando lo que se conoce como agujero de la capa de ozono.

Desde hace algunos años casi todos los países del mundo han tomado conciencia de la gravedad de este problema, y se ha llegado a acuerdos internacionales para reducir la producción de CFCs, gracias a lo cual se está recuperando la cantidad normal de ozono en la atmósfera.

Aumento de la cantidad de dióxido de carbono atmosférico

El dióxido de carbono es un componente natural de la atmósfera, aunque se encuentra en ella en una proporción muy baja, menor de 400 partes por millón (ppm). Además de las fuentes naturales de esta sustancia, como la respiración de todos los seres vivos, el dióxido de carbono llega a la atmósfera como resultado de todos los procesos de combustión, al quemar petróleo, carbón, gas natural, madera...

Desde la Revolución Industrial el hombre ha aumentado en gran medida la quema de combustibles fósiles, primero el carbón y después el petróleo. Esto ha provocado que desde ese momento haya ido aumentando la cantidad de dióxido de carbono que hay en la atmósfera, pasando de unas 280 ppm a mitad del siglo XIX a casi 400 ppm en la actualidad.

El dióxido de carbono es un "gas de efecto invernadero". Eso significa que provoca que se acumule energía térmica en la atmósfera o, lo que es lo mismo, que aumente la temperatura media del planeta a medida que aumenta la concentración de este gas.

Esta acción del dióxido de carbono se puede comprobar cuando se estudia la variación de la temperatura media del planeta a lo largo del tiempo junto con el cambio en la concentración de CO₂. A la vista de la gráfica se puede decir que las dos variables varían conjuntamente (covarían) y que están relacionadas entre sí (correlación), por lo que se sospecha que el cambio en la concentración de dióxido de carbono puede ser la causa del aumento de temperatura, lo que podría estar provocando un cambio climático mundial.

Lluvia ácida

Cuando se queman combustibles fósiles no solo se producen óxidos de carbono (dióxido de carbono y, en menor proporción, monóxido de carbono), sino también óxidos de nitrógeno y de azufre resultados de quemar los restos de las proteínas que contenían estos elementos. Al llegar a la atmósfera, estas sustancias pueden reaccionar químicamente con el agua y transformarse en ácidos que vuelven a caer a la superficie junto con la lluvia.

Los ácidos son sustancias corrosivas, es decir, capaces de atacar químicamente a otras, de modo que acaban quemando las hojas de las plantas, destruyendo los bosques. También pueden reaccionar químicamente con las rocas, por lo que afectan a los monumentos históricos que están al aire libre.

Amenazas a la biodiversidad

Otras acciones del ser humano producen daños sobre la biodiversidad de los ecosistemas, lo que tiene una importancia considerable porque mantener la diversidad biológica nos aporta unos beneficios considerables: por una parte, la biodiversidad es, por sí misma, un recurso natural, ya que muchas especies de seres vivos pueden ser una fuente de futuros cultivos para obtener nuevos alimentos, de de medicamentos para tratar enfermedades que hasta el momento no tienen cura. Hay que tener presente que la mayoría de las sustancias que actualmente utilizamos como medicamentos proceden de organismos vivos bien conocidos, por lo que es más que probable que las especies que aún no han sido estudiadas en profundidad también nos proporcionen sustancias útiles.

Por otra parte, los ecosistemas naturales nos prestan servicios que no pueden ser sustituidos por la acción humana, ya que no podemos reproducirlos tecnológicamente. Entre estos servicios se encuentran los siguientes:

• Purifican el aire y el agua.
• Crean y conservan suelos fértiles.
• Reducen la intensidad de sequías e inundaciones
• Desintoxican el medio y descomponen los residuos.
• Permiten la polinización de los cultivos y de la vegetación natural.
• Hacen posible la dispersión de las semillas.
• Controlan de forma natural las plagas agrícolas
• Hacen posible el reciclaje de los nutrientes.
• Protegen las costas contra la erosión.
• Protegen a los organismos de la radiación ultravioleta
• Evitan los daños debidos a climas extremos
• Crean paisajes y proporcionan posibilidades recreativas.

La acción humana puede dañar la biodiversidad de varias formas diferentes:

Destrucción del hábitat

Consiste en la modificación del medio ambiente natural para transformarlo en sistemas aprovechables por el hombre para usos agrícolas, ganaderos, urbanos...

En ocasiones puede producirse la destrucción total de un ecosistema, como cuando se tala todo un bosque para transformarlo en una zona de cultivo, pero en otras ocasiones se produce solo la fragmentación del hábitat, es decir, se mantienen partes del ecosistema sin alterar alternándose con otras zonas modificadas. Este tipo de actuaciones también puede provocar graves daños en el funcionamiento de los ecosistemas, porque al reducir su tamaño puede resultar que ya no sea suficientemente estable, o porque provoca el aislamiento de las poblaciones que quedan en los fragmentos conservados.

El principal efecto de la fragmentación o de la destrucción total del hábitat es la desaparición de algunas especies del ecosistema.

Introducción de especies

Las especies introducidas son las que han sido trasladadas por el hombre desde su área de origen hasta un ecosistema diferente. Se llaman también especies invasoras, exóticas o alóctonas.

Las razones por las que estas especies son introducidas en nuevos ecosistemas son muy diferentes. En algunos casos se busca explotarlas económicamente, y su liberación al medio natural puede ser provocada (como ocurrió con los cangrejos de río americanos) o involuntaria (como sucede con los visones que escapan de las granjas de cría). En otros casos se trata de animales domésticos, procedentes de otros lugares, que pueden escapar, por ejemplo el dingo en Australia o la jineta en España. También hay ejemplos de especies que son introducidas con fines recreativos, como los siluros, los lucios o las percas americanas introducidas para la pesca deportiva. Por último, en algunos casos esa introducción es totalmente accidental, como ha ocurrido con el mejillón cebra, que ha llegado hasta nuestros ecosistemas pegado a los cascos de los barcos.

Las especies introducidas alteran la comunidad porque producen nuevas relaciones de depredación o de competencia. Como en sus nuevos ecosistemas no tienen depredadores, parásitos ni patógenos naturales, se expanden por ellos a gran velocidad, provocando la desaparición de las especies autóctonas (propias de ese ecosistema) con las que compiten.

Sobreexplotación

La sobreexplotación es la recolección por el hombre de plantas o animales silvestres por encima de su capacidad de reproducción. El término se utiliza, normalmente, para hablar de la caza, la pesca y el comercio de animales, aunque también se puede aplicar al caso en que se talan bosques rápidamente, sin dejar tiempo de que los árboles vuelvan a crecer.

Afecta sobre todo a especies de gran tamaño, que se reproducen lentamente, y a las que viven en hábitats de poca extensión.

La sobreexplotación ha producido la desaparición de muchas especies, y ha estado a punto de provocar la extinción total de muchas otras.

Alteraciones de las redes tróficas

La eliminación de una especie en un ecosistema puede provocar la extinción en cadena de otras especies en él. Este efecto se aprecia más si los organismos están muy especializados, o si ocupan una posición clave en el ecosistema.

Un ejemplo del primer caso es lo que ha ocurrido en España con el lince ibérico. El lince es un depredador muy especializado, que obtiene cerca del 90% de su alimento de los conejos. La expansión de la mixomatosis, una enfermedad vírica del conejo, provocó un descenso muy importante de la población de conejos en toda Europa, y puso al lince ibérico al borde de la extinción total. Al cabo del tiempo, la población de conejos se ha recuperado, gracias a que son una especie de crecimiento rápido y que tiene un gran número de crías por camada, pero los linces redujeron tanto su número que aún siguen al borde de la extinción, a pesar de los esfuerzos por recuperarlos. Por otra parte, como la acción del hombre ha reducido en gran medida las poblaciones de los depredadores naturales de los conejos (linces, zorros, lobos, águilas), la recuperación de la población de conejos los ha convertido en una plaga, que afecta a los cultivos de las zonas donde son muy abundantes.

Un ejemplo de los efectos de alterar una especie clave es la reducción del número de zorros voladores en la isla de Samoa. Estos murciélagos son cazados para consumir su carne, que se considera un manjar exquisito, pero la reducción de su número pone en peligro al 80% de la vegetación de la isla, que es polinizada por él.