En una ciudad conviven animales y plantas, es decir, existe una biocenosis, y se produce una circulación de la materia y una necesidad de energía. Por ello podemos estudiar la ciudad como un ecosistema, pero artificial, ya que los productores, consumidores y descomponedores no desempeñan el mismo papel biológico que en los ecosistemas naturales, ni tampoco la circulación de la materia y la energía se realiza de la misma forma.

Biotopo del ecosistema urbano

Al igual que en los ecosistemas naturales, el biotopo está muy determinado por su latitud y situación geográfica, ya que de ellas dependen la cantidad de radiación solar, de lluvia, los vientos, etc., que una ciudad recibe a lo largo del año.

Pero, por encima de estas condiciones atmosféricas generales, todas las grandes ciudades tienen un microclima común que se caracteriza por unas temperaturas algo superiores a las que corresponderían a dichas condiciones. El calor emitido por el uso de combustibles fósiles y la rpesencia de edificios que impiden la circulación de los vientos originan que las ciudades sean auténticas islas de calor y trampas para la circulación de los contaminantes.

Biocenosis del ecosistema urbano

Aunque evidentemente está dominada por al especie humana, también son muy abundantes la fauna domésticas y una serie de especies que se han adaptado eficazmente al medio urbano.

La actividad humana crea nuevos hábitats y destruye otros antiguos. Por ejemplo, la presencia generalizada de calefacción permite a los chinches criar todo el año, las polillas no serían tan abundantes sin las alfombras y demás tejidos, los estorninos, palomas, vencejos y gorriones tienen más éxito en la ciudad que en el campo, y las cucarachas, insectos semitropicales, han sobrevivido en las ciudades durante siglos. Otros habitats nuevos y propicios son los desagües atascados de los tejados, las alcantarillas o los túneles del transporte urbano, como el metro.

Circulación de la materia en el ecosistema urbano

La ciudad es una gran consumidora de materia y depende de los ecosistemas naturales para sobrevivir. De ellos importa los alimentos y el agua necesarios para satisfacer las necesidades biológicas tanto de la población humana como de los productores (plantas domésticas o jardines) y consumidores (Caballos, perros, pájaros, …) que allí conviven. Asimismo, procedentes de canteras, minas o de las múltiples industrias, en las ciudades converge una enorme cantidad de materiales y productos manufacturados.

Pero en la ciudad la circulación de materia no es un ciclo cerrado, ya que los residuos no son devueltos al medio natural, o, lo que es más grave, muchos de ellos no son biodegradables, por lo que se acumulan cada vez en mayores cantidades y constituyen un grave problema ecológico.

El agua de lluvia recorre el asfalto y va directamente al alcantarillado, donde también se vierten las aguas residuales de las viviendas. Los residuos sólidos son los restos de alimentos y materiales no utilizados. Y la acumulación de gases procedentes del tráfico, calefacciones e industrias ocasiona contaminación atmósférica.

Circulación de energía en el ecosistema urbano

Además de la energía que proporcionan los alimentos, para el correcto funcionamiento de la ciudad es necesario importar grandes cantidades de energía, ya sea en forma de combustibles fósiles o transformada en energía eléctrica, que es la más utilizada.

Por ello, podemos deducir que el ecosistema urbano es enormemente dependiente del exterior, y se mantiene en equilibrio de forma artificial por los aportes continuos de materia y energía y por la recogida y eliminación de sus materiales de desecho.

El ecosistema agrícola-ganadero se caracteriza porque es el ser humano el que decide cuáles han de ser los productores del ecosistema (cultivos) y cuáles los consumidores primarios (ganado), situándose él mismo como consumidor primario o secundario de la cadena alimentaria.

Para conseguir el máximo rendimiento en la producción de alimentos se modifican tanto los factores abióticos como los bióticos de dicho ecosistema. El agricultor controla la composición química del suelo, la cantidad de agua y la temperatura; procura que las plantas cultivadas y el ganado sean especies y razas seleccionadas y elimina otros productores (malas hierbas) y consumidores (plagas) dañinos.

Circulación de la materia en el ecosistema agrario

En los ecosistemas agrarios, la circulación de la materia no realiza un ciclo cerrado como en los naturales. Las causas son las siguientes:

A. La materia inorgánica que ha sido absorbida por las plantas no es devuelta al suelo porque se retira la cosecha. los productos agrícolas son transportados a las ciudades, donde se consumen, y sus desechos no son devueltos al medio natural, sino que forman los residuos urbanos. Asimismo, los rastrojos o restos de cosechas normalmente se queman, en vez de ser enterrados para favorecer la formación de nutrientes.

B. El ganado no aporta materia orgánica directamente al suelo, ya que está estabulado. Por otra parte, la mecanización de la agricultura ha provocado una disminución de los animales de tiro, que eran una fuente de abono natural para el campo.

Por estos motivos, es necesario devolver artificialmente al suelo los productos inorgánicos (sales minerales y agua) para evitar su empobrecimiento.

Modificación de los factores abióticos

Se utilizan diferentes métodos agrícolas para modificar los componentes abióticos, por ejemplo: el abonado, los invernaderos, el volteo de la tierra o el riego.

A. Con el abonado se consigue modificar la composición química del suelo. Se utilizan dos tipos de abonos, los órganicos y los inorgánicos, cuyas principales características se describen a continuación.

Abonos orgánicos: suelen ser excrementos de animales y restos vegetales, la cantidad de nutrientes minerales varía según el tipo, y en general es pequeña, mantienen en buen estado la población microbiana y la estructura del suelo, son poco solubles en las aguas de escorrentía.

Abonos inorgánicos: son de fabricación artificial, tienen una elevada concentración de nutrientes minerales, aumentan enormemente el rendimiento de los cultivos, son muy solubles en aguas de escorrentía. Además, se infiltran en los acuíferos y los contaminan.

B. En cuanto al riego, la mayor demanda de agua es para uso agrícola (80% del consumo total), pero muchos sistemas de riego son poco eficaces, porque se producen pérdidas por evaporación o por canales en mal estado.

Modificación de los factores bióticos

Cuando aumenta el número de individuos de una determinada población, animal o vegetal, de forma que se propaga, invade y daña los cultivos, decimos que se ha producido una plaga.

Para combatir las malas hierbas. Se considera mala hierba aquel vegetal, competitivo con el cultivo, que se extiende rápidamente y es muy difícil de eliminar. Además, ni sus flores sirven a las abejas para producir miel, ni sirve como alimento para el ganado doméstico.

Eliminar las malas hierbas se denomina escardar. Antiguamente, la escarda era manual, pero hoy en día se utilizan unos productos químicos llamados herbicidas (prohibidos en agricultura ecológica), cuyo mecanismo principal de actuación es bloquear la fotosíntesis.

El exceso de herbicidas en las aguas de escorrentía puede matar las algas, y algunos son tóxicos también para peces y crustáceos.

Para combatir las plagas de insectos y ácaros. Se utilizan de forma generalizada unos productos químicos denominados insecticidas y acaricidas (generalmente prohibidos en Agricultura ecológica).

Al principio su utilización despertó grandes esperanzas, ya que al eliminarse tan fácilmente las plagas aumentaba en gran medida la productividad de los cultivos. Sin embargo, lo que es tóxico para un ser vivo, también puede serlo para otros.

Arroyos y Ríos

Entre los factores abióticos que conforman el biotopo de un río existe uno que condiciona a todos los demás: la luz, el oxigeno, el dióxido de carbono, las sales minerales y ciertas condiciones de presión y temperatura.

A su vez, la velocidad de sus aguas depende de la pendiente, del caudal y de la anchura del cauce. Por ello, a lo largo del curso de un mismo río se pueden encontrar zonas de rápidos y zonas de remansos. Por otra parte, la cantidad de oxígeno disuelto disminuye con la temperatura y con la profundidad, y aumenta con el movimiento del agua, ya que proviene sobre todo de los intercambios entre el río y la atmósfera.

Estos factores, la velocidad de la corriente, la temperatura y la cantidad de oxígeno, influyen decisivamente en la biocenosis que habita el río en sus distintos tramos.

· Tramo alto. Las fuertes pendientes de las altas montañas favorecen la formación de rápidos. El cauce está formado por rocas y no hay fangos ni sedimentos en el fondo. Por su agitación y turbulencia y por las bajas temperaturas, son las aguas con mayor contenido en oxígeno.

En el tramo alto de un río encontramos animales que son potentes nadadores (trucha) o bien tienen elementos de fijación. Los pequeños organismos fotosintétizadores, algas y musgos, se adhieren al lecho o a las superficies rocosas.

· Tramo medio. En este tramo aumenta el caudal por el aporte de agua de los afluentes, y, por idéntico motivo, la concentración de sales minerales es cada vez mayor. La velocidad disminuye, y son frecuentes los remansos donde se depositan sedimentos y se acumulan y descomponen materiales orgánicos. La biocenosis es cada vez más rica y variada.

· Tramo bajo. A medida que el río pierde pendiente y se hace más ancho, comparte muchas características de lagos y lagunas. Posee una gran cantidad de desechos orgánicos, la temperatura del agua es más elevada y hay una densa vegetación en sus orillas.

Lagos y Lagunas

Estos términos engloban desde charcas y pequeñas lagunas a extensas lagos que cubren miles de kilómetros.

En los lagos, al igual que en el mar, la luz esta presente sólo en la parte superior, que es la zona más rica en oxígeno, tanto por la actuación de los organismos fotosintéticos como por el intercambio con la atmósfera. Los peces y moluscos tienen branquias, y algunos insectos, como el escarabajo buceador, forman burbujas de aire que van consumiendo mientras dura la inmersión.

Hasta hace poco tiempo, las lagunas, y en general todas las zonas húmedas, eran consideradas lugares improductivos e insalubres. En todos los países se hicieron esfuerzos encaminados a su desecación. Actualmente, sin embargo, se les reconoce su importancia debido a que: son ecosistemas con gran producción de biomasa; albergan gran cantidad de especies vegetales y animales, muchas de ellas en peligro de extinción; son especialmente ricas en aves acuáticas; poseen un alto valor cientifico y educativo; desempeñan un importante papel en la regulación de las avenidas de los ríos.

Bioma del Ecosistema marino

Al igual que en los ecosistemas terrestres, los diferentes tipos de climas determinan grandes regiones biogeográficas, en el ecosistema marino también existen diferentes hábitats, cada uno de ellos con una biocenosis característica.

Region oceánica

Es la más alejada de la costa y se denomina también mar abierto. Es una región bien iluminada hasta los 80 ó 100 metros de profundidad (zona fótica), dependiendo de la transparencia de las aguas, pero a partir de los 200 metros, y hasta las grandes profundidades de las fosas abisales, la oscuridad es total (zona afótica).

El fitoplancton y el zooplancton son muy abundantes en las aguas superficiales, y es también muy característico un camarón de pequeño tamaño, el krill, que es el componente principal en la dieta de las ballenas y de otros consumidores.

Región nerítica

Es la zona de mar situada sobre la plataforma continental. Sus aguas poco profundas, bien iluminadas y continuamente agitadas por las olas y las corrientes, son muy ricas en nutrientes, por lo que es una región de gran riqueza biológica y abundante pesca.

Región litoral

Se considera litoral la zona sometida a las fluctuaciones de las mareas, es decir, la comprendida entre los niveles que alcanzan la pleamar y la bajamar.

En este bioma, las condiciones ambientales son extremas y muy cambiantes. Los organismo litorales deben soportar la presión del oleaje, la diferente salinidad según la situación de la marea, los aportes de sedimentos que realizan los ríos y, por último, la acción deshidratante que ejercen el sol y el viento durante la bajamar.

Por todo ello, han desarrollado adaptaciones muy diversas y el litoral es el bioma marino donde se encuentra la mayor variedad de formas de vida. Más que una frontera entre dos mundos es una clave ecológica importantisima para las cadenas tróficas, tanto terrestres como marinas.

Algunos litorales son playas arenosas que se han formado por el depósito continuado de las corrientes marinas o el oleaje. Si existen vientos dominantes en la costa, se forman dunas, las cuales realizan un importante papel en el litoral: debido a la permeabilidad de sus materiales forman acuíferos, protegen las zonas interiores de los fuertes vientos costeros y constituyen el hábitat de una gran variedad de organismos vegetales y animales.

Las marismas y estuarios son las zonas del litoral donde entran en contacto las aguas continentales y las marinas. Su salinidad es variable, se denominan aguas salobres,  su concentración en nutrientes es muy elevada, por lo que son el bioma marino con mayor producción biológica.

Debido a esta riqueza, han sido tradicionalmente objeto de explotación por el hombre mediante el marisqueo, la pesca, la obtención de sal y la acuicultura.

La alteración de marismas y estuarios provoca un impacto ambiental en todo el ecosistema costero.

Estructura trófica ecosistema marino

Las algas, ya sean uni o pluricelulares, fijas o flotantes, y las bacterias fotosintéticas son los productores del mar. Realizan el mismo papel biológico que árboles y arbustos en los ecosistemas terrestres.

Las algas tienen un espesor de pocos milímetros, para asegurar que todas sus células estén en contacto con el agua, de donde obtienen las sales minerales, el oxígeno y el dióxido de carbono. Aunque la vida se extiende hasta las regiones más profundas del océano, los organismos fotosintéticos quedan restringidos a las capas superiores iluminadas.

El nivel trófico de consumidores lo forman el zooplancton y animales pertenecientes a una gran diversidad de grupos zoológicos: peces, moluscos, mamiferos. El zooplancton constituye el grupo de los consumidores primarios y es la fuente de alimento para los animales del siguiente nivel. Contrarrestan la intensa depredación que padecen con una gran fecundidad.

Al igual que en el medio terrestre, existen descomponedores. Se encuentran en los sedimentos de los fondos abisales y en las plataformas costeras. En éstas son muy abundantes, ya que encuentran gran cantidad de materia orgánica procedentes de los vertidos de las actividades humanas y de los depósitos de los ríos.

Ecosistema marino

Al igual que en los ecosistemas terrestres, en mares y océanos también podemos hablar de factores abiótico o biotopo y de la biocenosis que lo ocupa.

Factores abióticos. Los más representativos del medio marino son la profundidad, la temperatura y la salinidad. Los océanos tienen una profundidad media de cuatro kilómetros. En las capas superficiales encontramos variaciones importantes de temperatura, que dependen de la latitud a la que se encuentren; pero, más abajo, las masas de agua se mantienen a un temperatura más o menos constante de 1 a 3 grados centígrados. La salinidad media es de 35 gramos de sal por litro de agua, pero puede variar mucho dependiendo de la situación geográfica y de los aportes de ríos que reciban los mares.

Cuando en una zona del mar existen grandes diferencias de salinidad o de temperatura entre las aguas superficiales y las más profundas, y si, además, los vientos o las corrientes marinas desplazan las aguas superficiales hacia fuera de las costas, se produce un fenómeno conocido como afloramiento. Consiste en movimientos ascendentes de las aguas profundas y frías del fondo, que transportan los fosfatos y los nitratos que estaban en los sedimentos. El afloramiento proporciona mayor cantidad de nutrientes a las zonas iluminadas. Esto aumenta la eficacia de los organismos fotosintéticos y se traduce en un enriquecimientobiológico y, por tanto, en zonas ricas en pesca.

Biocenosis del mar

La vida comenzó en el medio acuático, y aunque posteriormente los organismos conquistaron los continentes, las ventajas de este medio so tan grandes que algunas especies terrestres volvieron a vivir en el agua adquiriendo nuevas adaptaciones. por ejemplo, las tortugas y los cetáceos.

Al igual que en el bosque, en los océanos también existe una estratificación de la biocenosis, es decir, las poblaciones se distribuyen verticalmente dependiendo de factores como la profundidad, la luz, la salinidad o el contenido en oxígeno.

A. El estrato situado en las aguas más superficiales es el plancton, formado por seres que flotan o realizan desplazamientos muy pequeños. El plancton vegetal se denomina fitoplancton y está constituido por algas microscópicas (por ejemplo, las diatomeas, que se multiplican con mucha rapidez), por algas pluricelulares (algunas de muchos metros de longitud, como los sargazos) y también por bacterias fotosinteticas. El plancton animal o zooplancton, que se alimenta del anterior, lo constituyen animales muy pequeños (como protozoos), algunos crstáceos (krill, pulgas de agua, copépodos), otros mayores (como las medusas) y las formas larvarias de gran variedad de especies.

B. Un estrato intermedio es el necton, que incluye a los animales que se desplazan de manera activa, como la mayoría de los peces y los mamíferos acuáticos.

C. Los vegetales y animales que se desplazan o que viven fijos sobre el fondo constituyen el bentos, entre ellos: algas, esponjas, pólipos, estrellas de mar, almejas y otros moluscos, peces rayas, lenguados, anémonas, etc. La poseidonia es la única planta marina que produce flores y frutos. Tapiza extensas zonas del fondo, a modo de pradera, sirviendo de cobijo y alimento a numerosos organismos.

D. Por último, el necton bentónico, formado por los animales que nadan por las zonas profundas a las que no llega la luz y se alimentan de los restos que caen desde las zonas superiores. Estos organismos presentan adaptaciones muy características, como grandes bocas y bioluminiscencia.

En la zonas templadas del planeta Tierra podemos encontrar fundamentalmente los siguientes tipos de bosques: bosque mediterraneo, bosque caducifolio, bosque de ribera y bosque de coniferas

El Bosque mediterráneo

Se denomina bosque mediterráneo porque es el bosque original y característico de las áreas que bordean en mar Mediterráneo. El Bosque mediterraneo tiene un gran valor ecológico y paisajistico.

La vegetación de este bosque es muy resistente a los cambios climáticos y demanda poca cantidad de agua. Las hojas tienen la epidermis coriácea, y a menudo están transformadas en espinas, para evitar la pérdida de agua por transpiración. Este conjunto de adaptaciones en los vegetales se denomina esclerofilia.

El estrato arbóreo del bosque mediterráneo está basicamente formado por encinas (Quercus ilex y Quercus rotundifolia), alcornoques (Quercus suber), quejigos (Quercus canaryensis) y acebuches (Olea europa, variedad sylvestris).

El matorral arbustivo mediterráneo forma un espeso sotobsoque constituido por jaras (Cistus sp.), madroños (Arbutus unedo), lentiscos (Pistacia lentiscus), brezos (Erica sp), etc. El estrato herbáceo es escaso, con algunos musgos, helechos y violetas.

El bosque caducifolio

El bosque caducifolio es propio de zonas montañosas, de clima más lluvioso y frío. Las especies de árboles caducifolios pierden la hoja en otoño y la regeneran en primavera. Como consecuencia, el aspecto invernal de este bosque es desolador, con árboles pelados y una alfombra de hojas que recubre el suelo. La fauna, muy parecida a la del bosque mediterráneo, almacena los alimentos durante la estación cálida para poder soportar las bajas temperaturas del invierno. Sin embargo, en primavera y verano el bosque caducifolio está lleno de vida.

Los árboles predominantes son el castaño (Castanea sativa), la baya (Fagus silvatica), el robe (Quercus robur) y el melojo (Quercus pyrenaica).

El bosque de ribera

En los margenes de los ríos, arroyos y zonas húmedas se desarrolla un bosque cerrado de grandes árboles que bordean ambos lados del cauce. El bosque de ribera es llamado también bosque de galeria.

Las especies más representativas son el aliso (Almus glutinosa), el fresno (Fraxinus excelsior) y el chopo (Populus nigra). Estos bosques tienen mucha importancia en la regulación de las escorrentias, en la prevención de inundaciones y como protectores frente  a la erosión.

El bosque de coniferas

La mayoria de los bosques de coniferas son bosques de repoblación, esto ocurre por ejemplo en España sobre todo en la zona de Doñana en Huelva. Las especies más características son el pino piñonero (Pinus pinea), el carrasco (Pinus halepensis) y el laricio o salgareño (Pinus nigra).

Los bosques constituyen un ejemplo excelente para estudiar el ciclo de la materia porque funcionan como una maquinaria perfecta que se autoabastece.

El agua y las sales minerales del suelo son absorbidas por las raices y llegan hasta las hojas. Alli se fabrica, con el CO2 y la energia luminica, materia organica por medio de la fotosíntesis. Las molécules orgánicas se distribuyen, o se almacenan, en las distintas partes de la planta.

Cuando llega el tiempo de reposo, las hojas caidas, las hierbas marchitas, las ramas tronchadas, los frutos, etc., constituyen el desfronde que se acumula sobre el suelo del bosque y es atacado por los descomponedores (hongos y bacterias) que transforman la materia orgánica en sales minerales, CO2 y agua, nutrientes inorgánicos, que son absorbidos por las raices de las plantas.

Este proceso restituye poco a poco los elementos minerales que las raices habian extraido del suelo, evitando que sean lavados por las lluvias. Cuando la temperatura media es elevada (como ocurre en los encinares), el proceso de descomposición se acelera. Así es como el bosque recicla los nutrientes y se abona.

La cantidad de nutrientes que contiene cada uno de los distintos órganos y tejidos varía: la madera es el tejido más pobre, mientras que las hojas, flores y frutos son los órganos más ricos. En las hojas, incluso, la cantidad también varía según la edad y su posición en el vuelo del árbol. Asimismo, mientras que los nutrientes circulan activamente entre el suelo, las raíces, las hojas y los frutos, en la madera pueden permanecer años.

En resumen, podemos decir que el conjunto suelo-bosque se mantiene en equilibrio dinámico; el crecimiento anual es igual a las pérdidas por desfronde. Ésta es la forma que tiene el bosque para reciclar los nutrientes y abonarse.

En un bosque maduro, y como resultado de la competencia por los recursos, existe un número muy elevados de nichos ecologicos que originan redes alimentarias muy complejas. En los últimos eslabones de las cadenas alimentarias se encuentran especies animales gravemente amenazadas de extinción (osos, lobos, etc). Éste es un gran motivo para procurar la conservación de los bosques.

Paisaje ecosistema

Un paisaje es un conjunto de ecosistemas que coexisten en un área. Pongamos el ejemplo de un paisaje en el que se puedan distinguir dos ecosistemas; un prado y un bosque. El prado y el bosque tienen especies diferentes, y por consiguiente difieren no sólo en estructura, sino en funcionamiento.

En el prado la energía y los materiales circulan más deprisa que en el bosque porque los seres vivos que lo componen nacen y mueren más rápidamente.

Dos ecosistemas vecinos interactúan entre sí; intercambian nutrientes (aguas, detritos, materia orgánica,…), intercambian organismos e interfieren entre sí.

· Intercambio de nutrientes. El agua que se pierde de los bosques, que ocupan las costas más altas, arrastra nutrientes y detritos orgánicos procedentes del bosque, quwe acaban en el prodao. Los detritos procedentes del bosque sirven de alimento a los detrívoros del prado. La materia orgánica e inorgánica pasan a formar parte del flujo de energía y circulación de materia del prado.

· Intercambio de organismos. Hay organismos que viven en el bosque y comen en el prado, como por ejemplo los venados. Los árboles pueden invadir el prado, que puede llegar a convertirse en un bosque, cambiando totalmente su funcionamiento.

· Interfieren entre sí. Los bosques impiden la comunicación entre prados, con lo que los insectos de dos prados distintos están aislados entre sí por el bosque. Igual le ocurre a los insectos de dos bosques separados por prados. Los animales grandes normalmente pueden atravesar estas barreras, siempre que no sean inmensas (kilómetros), mientras que los animales de pequeño tamaño tienen muchas más dificultades.

Conforme se va desarrollando la formación del suelo, aparecen en él unas capas horizontales con color, composición y estructura diferentes, que se llaman horizontes. El conjunto de los horizontes es el perfil del suelo. En el suelo maduro y bien desarrollado se distinguen tres horizontes; A,B y C.

· Horizonte A. Es el más superficial y de color oscuro, por tener una gran acumualción de humus. En él, se pueden observar los restos orgánicos en bruto, por ejemplo, la hojarasca. Se caracteriza por ser la zona de lavado, es decir, el agua circula a través de él, llevándose materiels como arcillas y sales minerales hacia los horizontes más abajo.

· Horizzonte B. Carece de materia orgánica, y en él se acumula los iones, arcillas y óxidos de hierro procedentes del lavado en el horizonte A.

· Horizonte C. Corresponde a la roca madre, ya sea fresca o parcialmente fragmentada, pero en la que se pueden reconocer fácilmente las características de la roca original.