1.3: Organización Biológica
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Todos los seres vivos están hechos de células; la célula misma es la unidad fundamental más pequeña de estructura y función en los organismos vivos. En la mayoría de los organismos, estas células contienen orgánulos, que proporcionan funciones específicas para la célula. Los organismos vivos tienen las siguientes propiedades: todos están altamente organizados, todos requieren energía para su mantenimiento y crecimiento, y todos crecen con el tiempo y responden a su entorno. Todos los organismos se adaptan al medio ambiente y todos en última instancia reproducen genes contribuyentes a la próxima generación. Algunos organismos consisten en una sola célula y otros son multicelulares. Los organismos son entidades vivientes individuales. Por ejemplo, cada árbol de un bosque es un organismo.
Todos los individuos de una especie que viven dentro de un área específica se denominan colectivamente población. Las poblaciones fluctúan en función de una serie de factores: cambios estacionales y anuales en el medio ambiente, desastres naturales como incendios forestales y erupciones volcánicas, y competencia por recursos entre especies y dentro de ellas. Una comunidad es la suma de poblaciones que habitan un área determinada. Por ejemplo, todos los árboles, insectos y otras poblaciones de un bosque forman la comunidad forestal. El bosque en sí es un ecosistema.
Un ecosistema consiste en todos los seres vivos de un área en particular junto con las partes abióticas y no vivas de ese ambiente como el nitrógeno en el suelo o el agua de lluvia. Al más alto nivel de organización, la biosfera es la colección de todos los ecosistemas, y representa las zonas de vida en la tierra. Incluye tierra, agua e incluso la atmósfera hasta cierto punto.
La vida en un ecosistema suele tratarse de competencia por recursos limitados, característica del proceso de selección natural. La competencia en las comunidades (todos los seres vivos dentro de hábitats específicos) se observa tanto dentro de especies como entre diferentes especies. Los recursos por los que compiten los organismos incluyen material orgánico de organismos vivos o previamente vivos, luz solar y nutrientes minerales, que proporcionan la energía para los procesos vivos y la materia para conformar las estructuras físicas de los organismos. Otros factores críticos que influyen en la dinámica de la comunidad son los componentes de su entorno físico y geográfico: la latitud de un hábitat, la cantidad de lluvia, la topografía (elevación) y las especies disponibles. Todas estas son variables ambientales importantes que determinan qué organismos pueden existir dentro de un área en particular. Los ecosistemas pueden ser pequeños, como las charcas de marea que se encuentran cerca de las costas rocosas de muchos océanos, o grandes, como la selva amazónica en Brasil (Figura\(\PageIndex{1}\)).
Existen tres amplias categorías de ecosistemas basados en su entorno general: agua dulce, agua oceánica (marina) y terrestre. Dentro de estas amplias categorías se encuentran los tipos de ecosistemas individuales basados en los organismos presentes y el tipo de hábitat ambiental. Los ecosistemas oceánicos son los más comunes, ya que comprenden el 75 por ciento de la superficie de la Tierra. Los ecosistemas oceánicos poco profundos incluyen ecosistemas de arrecifes de coral extremadamente biodiversos, y la superficie del océano profundo es conocida por su gran cantidad de plancton y krill (pequeños crustáceos) que la sustentan. Estos dos ambientes son especialmente importantes para los respiradores aeróbicos a nivel mundial ya que el fitoplancton realiza el 40 por ciento de toda la fotosíntesis en la Tierra. Aunque no son tan diversos como los otros dos, los ecosistemas oceánicos profundos contienen una amplia variedad de organismos marinos. Tales ecosistemas existen incluso en el fondo del océano donde la luz es incapaz de penetrar a través del agua. Los ecosistemas de agua dulce son los más raros, ocurriendo solo en 1.8 por ciento de la superficie de la Tierra. Lagos, ríos, arroyos y manantiales comprenden estos sistemas; son muy diversos y soportan una variedad de peces, anfibios, reptiles, insectos, fitoplancton, hongos y bacterias.
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Los ecosistemas terrestres, también conocidos por su diversidad, se agrupan en grandes categorías llamadas biomas, como selvas tropicales, sabanas, desiertos, bosques de coníferas, bosques caducifolios y tundra. Agrupar estos ecosistemas en solo unas pocas categorías de biomas oscurece la gran diversidad de los ecosistemas individuales dentro de ellos. Por ejemplo, existe una gran variación en la vegetación desértica: los cactus saguaro y otras especies vegetales en el desierto sonorense, en Estados Unidos, son relativamente abundantes en comparación con el desolado desierto rocoso de Boa Vista, una isla frente a la costa de África occidental.
Todos los seres vivos requieren energía de una forma u otra. Es importante entender cómo los organismos adquieren energía y cómo esa energía se pasa de un organismo a otro a través de las redes alimentarias. Las redes alimentarias ilustran cómo la energía fluye direccionalmente a través de los ecosistemas, incluyendo la eficiencia con la que los organismos la adquieren, la usan y cuánto queda para su uso por otros organismos de la red alimentaria. El flujo de energía y materia a través de los ecosistemas influye en la abundancia y distribución de organismos dentro de ellos.
Los ecosistemas son complejos con muchas partes que interactúan. Se exponen rutinariamente a diversas perturbaciones: cambios en el ambiente que afectan sus composiciones, como variaciones anuales en las precipitaciones y la temperatura. Muchas perturbaciones son el resultado de procesos naturales. Por ejemplo, cuando un rayo provoca un incendio forestal y destruye parte de un ecosistema forestal, el suelo finalmente se llena de pastos, seguidos de arbustos y arbustos, y posteriormente árboles maduros: así, el bosque se restaura a su estado anterior. Este proceso es tan universal que los ecologistas le han dado un nombre: sucesión. El impacto de las perturbaciones ambientales causadas por las actividades humanas es ahora tan significativo como los cambios generados por los procesos naturales. Las prácticas agrícolas humanas, la contaminación del aire, la lluvia ácida, la deforestación global, la sobrepesca, los derrames de petróleo y los vertidos ilegales en la tierra y en el océano tienen impactos en los ecosistemas.
Confiamos en los servicios ecosistémicos. Los sistemas naturales de la Tierra brindan los servicios ecosistémicos requeridos para nuestra supervivencia, tales como: purificación de aire y agua, regulación climática y polinización de plantas. Hemos degradado la capacidad de la naturaleza para brindar estos servicios al agotar recursos, destruir hábitats y generar contaminación. Los beneficios que las personas obtienen de los ecosistemas incluyen: ciclo de nutrientes, formación de suelos y producción primaria. Otro servicio importante de los ecosistemas naturales es el aprovisionamiento como la producción de alimentos, producción de madera, fibras y combustible. Los ecosistemas son responsables de la regulación climática, la regulación de inundaciones junto con la regulación de enfermedades. Finalmente, los ecosistemas brindan servicios culturales y estéticos. Como humanos nos beneficiamos de observar hábitats naturales, recreación en aguas y montañas. La naturaleza es una fuente de inspiración para poetas y escritores. Es una fuente de beneficios estéticos, religiosos y otros inmateriales. Estudiar la estructura del ecosistema en su estado original es la única manera en que podemos hacer que los sistemas antropogénicos (artificiales) como campos agrícolas, embalses, operaciones de fracking y ríos embalses funcionen para beneficio humano con un impacto mínimo en nuestra salud y la de otros organismos.