Escalas y jerarquías en los ecosistemas

Atardecer en Vinazco

Mis respetables educandos espero todo vaya bien en su hogar, les comparto un maravilloso paisaje para no perder el hilo de la Ecología del Paisaje y con ello recordar que un ecosistema es un conjunto de componentes bióticos y abióticos que interactúan utilizando y transformando la materia y la energía disponible en el ambiente. 

Sin embargo, los procesos que operan en los ecosistemas se dan de manera simultánea y anidada a diferentes escalas espaciales y temporales (ver figura 1). En un extremo tenemos procesos bioquímicos como la fotosíntesis o la respiración celular que operan a escalas de unas cuantas micras y toman segundos en ocurrir. En el otro extremo tenemos procesos geológicos como la formación de montañas y la deriva continental, que ocurren a escalas regionales y globales y operan en períodos de cientos de miles y millones de años. En medio tenemos procesos fisiológicos como la abscisión foliar o la digestión, que ocurren a una escala de cm² y en períodos de horas, y procesos ecológicos como la dispersión de semillas o el reciclaje de nutrientes, que operan a escalas espaciales de hectáreas y km² y que toman días o años en ocurrir.

 Figura 1. Naturaleza jerárquica de los procesos que se dan en el ecosistema.

Muchos de estos procesos están directa o indirectamente relacionados entre sí, operan de manera simultánea y de forma anidada. Por ejemplo, todos los años los árboles de los bosques tropicales secos tiran sus hojas durante la época de sequía como un mecanismo para evitar la pérdida de agua por transpiración. La falta de humedad en el ambiente durante la sequía inhibe los procesos de descomposición microbiana, dando como resultado la acumulación de hojarasca sobre la superficie del suelo. Es común encontrar picos de acumulación de mantillo hacia finales de la época de sequía. Una vez ocurridas las primeras lluvias de la temporada húmeda, el proceso de descomposición se reestablece y los niveles de mantillo en el suelo disminuyen progresivamente hasta comienzos de la siguiente época de secas, cuando se reinicia el proceso de caída de hojarasca. Este ciclo de aumento y disminución de mantillo en el suelo ocurre anualmente. Sin embargo, no todos los años llueve lo mismo, por lo que los niveles máximos y mínimos de mantillo en el suelo varían año con año (figura 2). 

Las variaciones en el clima obedecen a fenómenos a escalas espaciales y temporales mucho mayores. Una secuencia de varios años secos seguidos de varios años húmedos generarán una dinámica en el mantillo en la que año con año el mantillo promedio en el suelo irá disminuyendo hasta un punto mínimo en la década, después del cual los niveles se irán recuperando paulatinamente. En este ejemplo claramente se observa un proceso que opera anualmente, anidado en otro que opera a escala de décadas.

Figura 2. Oscilación anual en el contenido de mantillo en un ecosistema.

Los procesos ecológicos pueden estar anidados a más de dos escalas. Por ejemplo, unos instantes de luz solar penetrando el dosel de la vegetación puede estimular el proceso de fotosíntesis a nivel de unas cuantas células del tejido foliar de una planta del bosque. Este proceso fotosintético se repite en múltiples ocasiones a todo lo largo y ancho del dosel de un bosque, durante las horas del día en que el sol irradia al ecosistema. De manera cíclica la fotosíntesis ocurre principalmente durante el día y cesa durante la noche. Sin embargo, estos ciclos no son constantes día con día ya que el número de horas que el sol irradia al día cambia con las estaciones del año, disminuyendo durante el invierno y aumentando durante el verano. Este efecto estacional en la irradiación solar y por tanto en el proceso fotosintético se acentúa conforme se aumenta en la latitud. La energía solar disponible para el proceso fotosintético es mayor y más constante a nivel del ecuador que en los polos. 

Amanecer en Huayacocotla

También hay que tomar en cuenta que las nubes disminuyen la cantidad de radiación solar que llega hasta la superficie terrestre, afectando con ello el proceso de fotosíntesis. Como se puede apreciar, el proceso de fotosíntesis opera a múltiples escalas espaciales y temporales, y lo hace de manera anidada y jerárquica. Esto es, los procesos de menor escala operan embebidos y, en mayor o menor grado, controlados por los procesos que operan a mayor escala. Un análisis similar se puede hacer con otros procesos ecológicos, tales como la erosión de los suelos, la humedad atmosférica, las tasas de descomposición de la hojarasca y la dinámica poblacional de bacterias, por sólo mencionar algunos ejemplos. Más aún, todos estos procesos no sólo están relacionados entre sí, sino además controlan y son controlados por una intrincada red de relaciones funcionales, que también opera de forma anidada y jerárquica a diferentes escalas espaciales y temporales.

Con el objetivo de reforzar los conocimientos en este tema te envío dos lecturas que explican la aplicación de los conceptos de jerarquía y el reconocimiento de los efectos de la escala en ecología y como ambos conceptos ayudan en la interpretación de la complejidad en los sistemas naturales.

Una vez que leíste y analizaste las lecturas investigaras un ejemplo de paisaje o ecosistema de tu comunidad, en el que identifiques y describas alguna jerarquía y escala que presente actualmente. Envíame tu trabajo en un archivo digital (en formato PDF o Word) por correo electrónico a la dirección baalany@gmail.com o al watsapp 7711806374 a más tardar el 11 de mayo del presente año.

¡Ah! y recuerda agregar los conceptos a tu glosario.

Si tienes preguntas, estaré atenta, te mando un fuerte abrazo y muchos saludos.