¿CÓMO FUNCIONAN LOS SISTEMAS ECOLÓGICOS?

INTRODUCCIÓN

La geografía estudia la relación entre sociedad - naturaleza, es ahí,  en esa relación, donde surge su objeto de estudio, el cual es el espacio geográfico. La escala de análisis, dependerá de la mirada del observador y sus límites conceptuales sobre el mismo. El espacio geográfico no es el ambiente natural aislado, es la conjución con el ambiente social, de ahí esa relación. El espacio geográfico es una construcción social. Y si nos referimos al espacio como ecosistema, estamos dando a ese recorte de la realidad una función propia, vamos a modelar un sistema (biológico) desde la mirada geográfica. Cuando hablamos de ecosistema debemos recordar que estamos hablando de problemas complejos que involucran numerosas variables  que se definen y afectan recíprocamente. 

Desde la geografía, el ambiente natural es entendido como el entorno de desarrollo, es ese recorte de la realidad que la disciplina lo entiende como espacio geográfico. El espacio geográfico puede existir en diversas escalas, una de ellas puede ser estudiar la interacción de distintos procesos que constituyen un bosque. Y además, ese espacio es una construcción social interactuando con el ambiente natural. 

La mirada desde un pensamiento sistémico ofrece la idea de observar los atributos de un sistema completo y de todos sus objetos o partes, lo cual implica comprender, gestionar y/o anticipar comportamientos complejos. Pensar en bosque es contemplar la idea de que puede llover, caer granizo, exposición a la luz solar, mucho calor, los cambios bruscos de temperatura entre la noche y el día, el nacimiento de plantas que compiten por los recursos, la incursión de insectos que que polinizan, surgimiento de enfermedades zoonoticas, pérdida de fauna local, etc. Un ecosistema no sólo es complejo en sus procesos y componentes, sino que a su vez es dinámico. La función que determine su comportamiento será variable. ¿Cuál es la función de un bosque desde una mirada ecosistémica? ¿Sostener la vida? ¿generar un equilibrio dinámico? ¿estimular el ciclado de materia y los flujos de energía? ¿producir semillas? ¿generar oxígeno? Esto se dará en base a las características de sus componentes.

Es importante hacer la salvedad de que no todo conjunto de elementos es un sistema, ya que será el observador, aquel que define los límites del área de estudio y/o análisis, es el que delimita el sistema por capacidad y estudio. Es decir, desde la geografía, tenemos que definir cuál va ser ese espacio (geográfico) que vamos a estudiar.

Un ecosistema, presentará relaciones tróficas entre sus componentes, lo cual establece que esas relaciones sean funcionales generando propiedades emergentes tales como: ciclo de nutrientes, ciclo hidrológico, conservación de los suelos y autorregulación, entre otros ciclos biogeoquímicos. Una bosque nativo posee estas propiedades: se ciclan nutrientes cuando combinamos una fracción mineral de la tierra con elementos orgánicos como residuos (o  compost) o bien con microorganismos. Se aprovecha el ciclo hidrológico, o mejor dicho el ciclo hidrosocial desde una mirada antropogeomorfologica y de sociogeomorfología fluvial, pero además, depende de la capacidad de retención del agua de lluvia como un elemento vital. Se conserva el suelo entendiendolo como un elememento vivo, parte de la biosfera pero comprende la interacción de fracciones minerales, microorganismos, la intervención antrópica sin aplicaciones de fertilizantes químicos o plaguidicas, fungicidas o herbicidas artificiales que atentan contra el desarrollo de la vida. La autorregulación implicará la cohesión de las partes del sistema ecológico en una interrelación continua que ofrezca un flujo de energía constante. 

TERMODINÁMICA

Tenemos en claro que en un sector de bosque, ineludiblemente, existe un intercambio de energía entre sus componentes y de éstos con el exterior, ya sea manera natural o por invervención antrópica. En éste sentido, de acuerdo a la 1° Ley de la Termodinámica, la misma se expresa sobre la conservación de la energía, que ésta no sea crea ni se pierde, se transforma pero pierde su calidad. En lo que respecta a la 2° Ley de la Termodinámica, la misma expresa que la energía se degrada en su potencial de realizar trabajo, siempre hay una pérdida de energía, porque si bien se transforma, es en ese instante de proceso que puede cambiar el flujo de la misma, no será igual porque los componentes no son los mismos, porque hay cambios y porque lo único constante en un ecosistema son los cambios en busca de un equilibrio dinámico. Esto redefine las redes tróficas, las redes de relación de los componentes.

Aquí surge un aspecto importante: la entropía. Este concepto hace referencia a una medida de nivel de desorden, más en específico al control de desorden. En cada intercambio de energía, la misma se degrada por eso un ecosistema puede colapsar. ¿Puede colapsar un bosque? Eventualmente, si los intercambios de energía no son sostenidos, teniendo en cuenta la complejidad de sus componentes, el bosque "trabajará" pero perderá calidad y se degradará a medida que la energía se intercambie en los distintos flujos. Por otro lado, lo contrario a la entropía, es la neguentropía, la cual se define como el orden o energía que los sistemas vivos (ecosistemas) toman del entorno (ambiente) para suplir la reducción natural, lo cual necesariamente es para mantener el orden del funcionamiento del ecosistema.

Una bosque puede cubrir las necesidades nutricionales y proteicas de ese ecosistema definido por el observador. Eventualmente existe un intermcabio de nutrientes entre los componentes del bosque, que dará como resultado la transformación del nutrientes en energía, por el ciclado de la materia. 

Estos intercambios, se darán en tres dimensiones: un espacio considerado, definidos por los limites conceptuales; las relaciones de los componentes mediante las vías de flujo y el intermcambio temporal.

MATERIA

Los seres humanos clasificamos lo que nos rodea, le damos niveles de organización a la materia, según su tamaño y su función, de acuerdo a los patrones que observamos en la natualeza. En este sentido, la geografía como la ecología, estudian lo mismo: los organismos, las poblaciones, las comunidades, los ecositemas, la ecosfera, el planeta. Los patrones de comportamiento que observemos en la naturaleza, definirán la estructura jerárquica de la materia dentro del bosque, lo que ocasionará distintas propiedades emergentes de acuerdo a los límites conceptuales. Es decir, puedo considerar al bosque solamente como el espacio físico donde se trabajó la tierra para convertirala en suelo, puedo incluir los disturbios que la afectarán como la lluvia, heladas, cambios de temperatura, precipitaciones, etc. Además, puedo o no, tener en cuenta los organismos que ayudarán al equilibrio dinámico como los polinizadores, tales como abejas, mariposas o hasta aves.

Es importante destacar que un disturbio no es lo mismo que un impacto, el disturbio es un evento natural, mientras que el impacto siempre está relacionado con la intervención antrópica. 

Este aspecto, de evento natural, dentro de una población de árboles por ejemplo, no necesariamente afecta a todo el ecosistema. En la misma podemos tener varias especies. Pero el impacto de la acción antrópica puede ser contraproducente para la población, exponiendo una debilidad temporal, porque tal vez tenga una acumulación de entropía y su intermcambio de energía no es a nivel fotosintético suficiente.  Hay una restricción jerárquica, porque la perturbación va generar un cambio que se entenderá como retroalimentación positiva, ya que el intercambio con el exterior, ha producido un cambio sustancial en el bosque, dando ventajas al resto del ecosistema, es decir a las demas poblaciones.

Esto nos presenta que los niveles de organización de la materia inferiores presentan mayor cantidad de variaciones, la dinámica es más rápida. En tanto los niveles superiores presentan mayor estabilidad, hay negentropía, un control sobre el desorden, obteniendo energía del entorno. Así, la escala temporal, también es importante, porque si se reduce una población árboles (de seres vivos), por un disturbio (natural) se puede permitir el ingreso de otras poblaciones con mayores aptitudes ecológicas. Esto debido a que si la población inicial no puede soportar los cambios bruscos del entorno, podemos reciclar la materia de esa población para transformarla en nutrientes que darán energía al resto del sistema ecológico, dejando mayor flujo de materia y energía para que otra población de especies resurja.

PROCESOS DINÁMICOS

Un aspecto importante a tener en cuenta que es necesario conocer, son las características del recorte seleccionado para establecerlo conceptualmente como área verde o espacio verde. A priori. vamos a establecer el reconocimiento de los procesos de organización, teniendo en cuenta la diferenciación entre escala de organización y nivel de organización. Los niveles de organización estarán dados siempre en el mismo aspecto, el sistema (ecológico = ecosistema), ese será el ámbito de análisis, estando atravesado por el aspecto biológico, los componentes bióticos, cuando entran en contacto con la materia y la energía alóctona, constituyen sistemas diversos y complejos, como en el caso del bosque, puedo traer semillas de plantas de otras latitudes para que se desarrollen en nuestro país, lo cual va generar un impacto, adaptación y competencia por los recursos.

Por otro lado, la escala de organización hace referencia al espacio geográfico que vamos a delimitar, por ejemplo: podemos hablar de una escala endolítica (hongos y bacterias que se desarrollan en rocas), forestal, una cuenca o una escala global. Es importante a tener en cuenta que al cambiar la escala, cambian las preguntas, las interacción. El espacio, es dinámico.

Por eso hablamos de procesos dinámicos, porque siempre hay cambio, es decir los ciclos se reestructuran, porque si el espacio geográfico es dinámico, la vida también. Veamos una escala global: la estabilización de la vida se condice con la estabilización del planeta, de ser más caliente pasó por múltiples procesos para generar condiciones más amigables. Lo mismo pasa en un bosque, pasa de condiciones agrestes a formar un satatus apto para el desarrollo de diversas poblaciones con fines específicos y la intervención humana. Un sector de árboles tiene un principio, antes de ser un bosque, tiene caos, puede generar la autorregulación, como propiedad emergente, logrando establecer constantes interacciones entre los procesos físicos, químicos y biológicos.

El bosque como ecosistema no siempre será apreciable en la naturaleza, la realidad es clara pero no evidente, ya que el conjunto de escalas para analizar debe ser observable y comprensible.

CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES

La diferencia entre los ecosistemas, se presenta de manera que podemos distinguir la composición y el ambiente físico donde se inserta (espacio geográfico) así como de igual forma, se trata del empobrecimiento gradual (competencia de recursos, materia, nutrientes y energía) de un ecosistema a otro. Siempre depende de los límites conceptuales del observador, ya que el ecosistema bosque es una construcción en base a nuestra necesidad de observación.

El funcionamiento del bosque como ecosistema,  según las características estructurales, nos pondrán en evidencia la organización espacial, según el tipo, diversidad y distribución de los componentes bióticos y abióticos, es decir la distribución de una fracción mineral de roca madre integrada con materia orgánica muerta (que se presenta en los ecosistemas como sustento de los organismos), biomasa (toda la materia viva) y componentes de microorganismos que interactúen para formar suelo y poder conservarlo. Así como también la sustentabilidad del sistema estará definida por la complejidad y diversidad de animales y plantas que intervienen, es importante, tener en cuenta el componente temporal, ya que un bosque funciona según ciclos de estación para algunas plantas.  Y finalmente los límites espaciales, definidos según el punto de vista de análisis.

Cuando relacionamos estructura y funcionamiento de una población de árboles como ecosistema desde la mirada de la geografía, esto implica, la manera en la que será nuestra intromisión, sobre el uso de recursos naturales, es decir el uso humano de los recursos, conociendo las características estructurales de los sistemas ecológicos se percibe mejor el funcionamiento de un bosque.

CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES

Las características funcionales y estructurales son las que permiten al ecosistema cumplir su propósito. ¿Cuál es el propósito de un conjunto de árboles? De acuerdo a los componentes estructurales de los ecosistemas, un bosque será un sistema abierto, promoviendo el flujo energético, ciclando la materia y desarrollando un equilibrio dinámico a tráves del tiempo. 

Estados de sucesión ecológica

Implica una complejidad en el aumento y un mayor aprovechamiento de los recursos. Eventualmente un equilibrio entre entradas y salidas (de enerrgía y materia), llegando a un estado de clímax, con una retroalimentación posititiva (acentuando el cambio). No quiere decir que no existe la retroalimentación negativa (rechazando el cambio), lo habrá para cuestiones de mantenimiento del sistema. La comunidad que forma ex Canal Maestro Sur con su bosque, se adapta a las condiciones abióticas, para perpetuarse. Pero para hacerlo ya no puede solo utilizar procesos de retroalimentación positiva, necesita procesos que controlen los cambios de las distintas perturbaciones, no olvidemos que los ecosistemas son dinámicos, la vida es dinámica, mediante la retroalimentación negativa, alcanzando un estado homeostático (estado de equilibrio interno). En otro aspecto, se sugiere un proceso de hosmeorresis (tendencia a la estabilidad), ya que lo que ocurre no es un estado permanente, sino lo que ocurre es un patrón de comportamiento o trayectoria.

• Sucesión primaria

Ocurre luego de un disturbio o impacto severo que afecta la mayor parte de los procesos ecossitémicos. Entre los cambios que producen en el ecosistema está la eliminación del banco de semillas naturales. Mover la tierra, sacar yuyos o gramilla, por la intervención humana, es basicamente la alteración en la ocurrencia de los procesos de retroalimentación positiva o negativa. No hay un cambio por ausencia de individuos u organismos, sino por el efecto en los procesos de retroalimentación, que en última instancia, favorecen la continuidad del ecosistema preexistente, en este caso el suelo, como un ecosistema en sí mismo.

Si cierta perturbación implica un cambio en la existencia  del banco de semillas, es decir del germoplasma (forestal es cualquier parte de las plantas de los bosques, selvas y semidesierto que puede generar otra nueva planta, puede ser a través de semillas, estacas, rebrotes, puntas, hijuelos, entre otros), va permitir la aparición de especies pioneras para recuperar la biología del lugar, la biomasa en general.

• Estado Pionero

Aquí es importante destacar que si bien un bosque acarrea una perturbación grande, como es el impacto de mover la superficie con herramientas,  podemos evidenciar un estado pionero en un inicio, donde tendremos especies de dos tipos: R estrategas y K estrategas, el primer grupo poseen escasas demandas de recursos, tienen un rápido aprovechamiento del entorno, son buenos colonizadores y terminan siendo los desplazados. Básicamente son aquellos, yuyos, gramilla, césped, esas plantas que insisten en nacer y crecer. Son las mal demoninadas malezas.

El segundo grupo, aprovecha bien los recuros del sistema, tiene un crecimiento exponencial, acelerando la capacidad de carga, hasta reducir su presión sobre el medio para mantenerse por debajo de la capacidad de carga. En este tipo de estados pioneros la circulación de energía está destinada a la producción neta primaria (NPP) y a la producción neta secundaria (NSP) para el mantenimineto del sisstema y al flujo y utilización de esa energía. La tasa del flujo dependerá de la latitud y estacionalidad. 

No hay que olvidar que el numero de organismos es una caraccterísticas funcional, pero la composición de esos organismos es una característica estructural, basandonos en la segunda ley de la termodinámica.

• Crecimiento

Como parte del proceso de sucesión ecológica, en un bosque, los competidores reemplazarán a los colonizadores, complejizando el sistema. Dará inicio un proceso de ciclado de materiales, supongamos que la tierra es algo arcillosa, no ha sido cultivada antes, necesita ese empujón para poder producir, entonces o bien se puede agregar tierra negra combinandola o todos los residuos orgánicos como cascaras de verduras o la yerba del mate, puede mezclarse con la fracción mineral de ese bosque para acelerar procesos de descomposición. Los ciclos biogeoquímicos (vida - ecosfera) generarán la transformación de los elementos, mediante la circulación constante de los elementos orgánicos e inorgánicos. En este sentido la tasa fotosintética, la productividad primaria neta (NPP), la productividad secundaria neta (NSP), la eficiencia energética y las cadenas tróficas, se vinculan con la tasa de síntesis y degradación  energéticas. En este aspecto la población arbórea genera su pools de nutrientes (es un grupo de nutrientes que se encuentran disponibles para que lo utilicen las células. Los pools de nutrientes son aquellos a los que el cuerpo acude para ser usados de manera inmediata. Los tres pools primarios son glucosa, ácidos grasos libres y aminoácidos), pero el tema será que el sistema se ecoregule para que perdure ese reservorio, su estabilidad dependerá del periodo de reciclaje.

• Equilibrio Dinámico

Está intimamante ligado a la ecorregulación y como es una propiedad emergente de los sistemas naturales, es un proceso gradual que reemplazan comunidades en el mismo espacio durante el tiempo. Esto lo podemos ver en el bosque a medida que vamos sembrando semillas de distintas plantas y aquellas que no se adaptan son reemplazadas o van perdurando y adaptándose. El bosque se verá con ciertos cambios, habrá una una modificación ambiental, mediante la generación de un microclima, sobretodo si las plantas crecen y conservan la humedad, formarán suelos mediante las interacciones, lo cual puede preveer la aparicón de ciertos organismos que contribuyan a ese desarrollo, com las micorrizas (asociaciones simbióticas entre los hongos y las raíces de las plantas vasculares. El papel de las micorrizas es de vital importancia a lo largo de su periodo de crecimiento.). Básicamante se darán las condiciones físicas más favorables para la vinculación con otros organismos como pueden ser avejas, hormigas, sapos. En este punto los componentes bióticos son más especializados.

• Homeostasis

Este será un estado promedio de un sistema, por algunos de sus atributos. Este estado, está vinculado con el equilibrio dinámico, aproximadose al estado de clímax, en un sistema maduro. Debemos recordar que a medida que las plantas crecen y se desarrollan, el estado homeostático se alcanzará resistiendo los cambios mediante la retroalimentación negativa.

• Estado seral

Durante este estado, se pueden producir los perturbaciones que pueden ser disturbios o impactos, generalmente se encuentra como un estado pre clímax. Aquí el ecosistema es menos diverso que el clímax porque tiene especies luchando por los mismos recursos. Las perturbaciones que pueden ocurrir, por ejemplo, es la caída de piedra en un temporal  de lluvia. Otro disturbio puede ser una repentina helada.

Si el bosque no es resistente o estable un evento como este puede generar la disolución del esistema ecológico. De igual manera, la disolución del ecosistema puede ocurrir en cualquier etapa. Es importante destacar que numerosos eventos y actividades pueden generar la disolución del equilibrio pre existente, planteando un nuevo proceso de reorganización y eventualmente de crecimiento y equilibrio, pero no se repite el resultado del ciclo anterior.

• Clímax

La circulación de energía es constante, pero en algún punto el clímax va ser alterado, siendo el estadío final del equilibrio dinámico, en el sistema maduro. La complejidad y la diversidad serán los atributos principales en este contexto.

• Reorganización

Una vez superado el clímax, se perderán plantas en del bosque por los cambios evidenciados por las distintas perturbaciones, lo que dará lugar a una nueva adaptación de plantas, dejando de producir algunas y utilizando esa materia como nutrientes para el resto del sistema y sus componentes, por ejemplo si los chañares o algarrobos dejan de producir ese material orgánico puede ser sustento para insectos, reciclado de nutrientes y favorecer de energía al resto de los árboles, potenciando las calabazas y calabacines. El equilibrio dinámico se presentará en ese orden que posea la retroalimentación positiva y negativa de cada evento. En este sentido no se va recuperar el clímax. ¿Cómo alteramos con nuestras acciones y actividades los mecanismos de autorregulación ecológica y por ende la estabilidad de los  ecosistemas naturales? En un bosque la idea es no alterar practicamente las composiciones químicas, mantener alejada la competencia de ciertas especies puede ser una injerencia, pero sino quiero tirar inecticidas que me contaminen, puede abogar por los sapos para controlar esas poblaciones o con ciertas plantas aromáticas que actúan como repelentes naturales. 

• Sucesión secundaria

Este estado va tener ocurrencia cuando, luego del cambio en el estado de equilibrio, inmediatamante después de la reorganización del sistema, pero sin afectar el banco de semillas del suelo. Los procesos naturales en ambientes urbanos, implican del esfuerzo humano para que se desarrollen, la naturaleza ocupa rapidamente los espacios. En este sentido, si los árboles dejan su espacio, antes que la naturaleza ocupe ese lugar se irá reemplazando con especies pioneras, seguramente invasoras que competirán por los recursos.

CARACTERÍTICAS GENERALES

ESTABILIDAD/RESISTENCIA

Es la habilidad para conservar una condición relativamente constante (composición de elementos, biomasa, productividad) alrededor de su estado de equilibrio frente a la ocurrencia de disturbios. Es la capacidad del sistema de quedarse siendo él mismo, aún si ocurre una perturbación. El sistema será estable según su habilidad para enfrentar cambios bruscos. La estabilidad dependerá del tipo del sistema y del tipo de disturbio. Supongamos que el bosque debe afrontar la intensidad de las elevadas temperaturas del verano, lejos de que las plantas mueran, se mantienen estables gracias a la interacción y fortaleza de las redes tróficas en conjunto con todos los componentes. Afrontar cambios bruscos como una tormenta con fuertes precipitaciones y luego aguantar el abrasador calor del sol, convierte al bosque en estable y productivo.

FRAGILIDAD

Facilidad con que un sistema puede perder o cambiar su estado de equilibrio como consecuencia de una perturbación. Capacidad con que el sistema se aleja del estado de equilibrio por una presión externa. Por ejemplo, si ante la ocurrencia de una enfermedad repen pentina en árboles como los paraísos no soportan el cambio brusco, eventualmente morirá (2° ley de la termodinámica)

RESILIENCIA, DURABILIDAD O ROBUSTEZ

Capacidad de un ecosistema de volver a su estado original, luego de que un disturbio altere su estado de equilibrio. Es una medida de probabilidad de extinción de un ecosistema. Volver al estado de equilibrio una vez que lo perdió. Debemos considerar que nunca se vuelve al estado de clímax que se perdió, su recuperación mantendrá la productividad del bosque pero será una medida de principio de fragilidad.

ELASTISIDAD

Capacidad de desviarse de su estado de equilibrio sin cambiar completamente de estado, para luego recuperar su condición previa al disturbio. Para llegar a ser resiliente, se debe ante todo ser elástico sino lo que se tiene es fragilidad.

DIVERSIDAD

Puede ser pensado como un atributo de complejidad, estabilidad y resiliencia. En general a mayor diversidad, mayor complejidad y mayor estabilidad. 

FACTORES AMBIENTALES 

En la naturaleza el potencial biotico se encuentra limitado por disponibilidad irrestricta o por poco tiempo. La disponilidad o el exceso limita la tasa u ocurrencia de un procesos ambientales, ya sea el espacio, la luz, la energía, el agua o la interacción entre comunidades, tiene una incidencia sobre la capacidad de carga del sistema. Hay que recordar que la capacidad de carga es el máximo número de organismos de una especie que un determinado sistema puede sostener en el largo plazo (no de todas las especies). La capacidad de carga es especiedependiente es un sostén a largo plazo. Además, es muy dinámico, implica el máximo nivel de uso que el sistema puede sorportar en el largo plazo sin modificar su estado de equilibrio.  Debemos pensar que los seres humanos, tienen requerimientos distintos, entonces ¿puede una bosque lograr eso? El espacio, el alimento, las calorías van a variar de acuerdo a las necesidades y a la cultura de las personas. Podemos hacer perder la calidad ambiental de un bosque si degredamos su potencial de hacer trabajo hasta degradarlo.

En la imagen: A=la materia orgánica se origina a partir de restos vegetales y animales en descomposición; B=la materia orgánica mejora las propiedades de los suelos agrícolas; C=la materia orgánica soporta la vida microbiana del suelo, que a su vez mejora los resultados de la actividad agrícola; D=la materia orgánica es fuente de nutrientes esenciales para las plantas cultivadas.

LA MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO

La materia orgánica es un material químico-biológico formado por residuos de plantas y materiales animales en proceso de descomposición, y las sustancias bioquímicas que de ellos se derivan: carbohidratos, lignina, proteínas, reguladores de crecimiento y sustancias húmicas y fúlvicas entre otras. Los microorganismos descomponen la materia orgánica en dióxido de carbono y los residuos más resistentes en humus. Durante el proceso de descomposición los microbios pueden atrapar nitrógeno del suelo. La materia orgánica y el humus almacenan muchos nutrientes del suelo. También mejoran su estructura, sueltan suelos de arcilla, ayudan a prevenir la erosión y mejoran la capacidad de retención de nutrientes y agua de suelos arenosos o toscos.

La cantidad de materia orgánica del suelo depende de la vegetación, el clima, la textura del suelo, el drenaje del mismo y de su laboreo. Los suelos minerales con mayor contenido de materia orgánica son normalmente los suelos de praderas vírgenes. Los suelos de bosques y aquellos de climas cálidos tienen una menor cantidad de materia orgánica. Los suelos agrícolas, sujetos a la dinámica de la explotación intensiva de los cultivos, suelen tener menor cantidad de materia orgánica en comparación con los suelos vírgenes de la misma región. Un buen manejo del suelo consiste en reponer y/o incrementar su contenido de materia orgánica para alcanzar niveles de fertilidad y fitosanidad adecuados para obtener buenos resultados de la actividad agrícola.

La mayor parte de la materia orgánica de los suelos se acumula en las capas más superficiales del mismo, donde existe gran cantidad de macro y microrganismos capaces de degradar estos materiales, además de la humedad y el oxígeno necesarios para la vida microbiana que se encarga de descomponer la materia orgánica. 

La fertilidad del suelo, que depende en gran medida de la cantidad de nitrógeno inorgánico, de fósforo y de potasio del suelo, describe la capacidad del mismo para permitir el crecimiento de las plantas. Las sustancias solubles (azúcares, aminoazúcares, fenoles, aminoácidos, etc.) liberadas durante la descomposición pueden ser lixiviadas rápidamente de los residuos, ser utilizadas como nutrientes por los organismos heterótrofos del suelo o pasar a formar parte de la estructura de sustancias húmicas en formación.

DESCOMPOSICIÓN Y BIODEGRADACIÓN

La materia de la naturaleza se transforma mediante conversiones biológicas. Aunque todos los seres vivos contribuyen a la vida, los microorganismos desempeñan un papel destacado en los cambios geoquímicos y la fertilidad del suelo; sin embargo la degradación de la materia orgánica comienza con macro y mesoorganismos. Entre los organismos macroscópicos que inician la degradación de la materia orgánica están los insectos como termitas, tijeretas, escarabajos, hormigas, psocópteros, y tisanuros, además de las lombrices de tierra, milípedos, crustáceos y moluscos; estos organismos actúan como detritívoros, convirtiendo los materiales orgánicos originales en pequeños fragmentos de materia a medio degradar.

 A partir de ahí los hongos y las bacterias entran en acción para continuar el trabajo de degradación bioquímica del material orgánicos; algunos organismos como los colémbolos, embiópteros, escarabajos, ácaros y protozoarios se alimentan de los hongos y las bacterias presentes en la materia orgánica y complementan la degradación del material orgánico.

Los microorganismos transforman una cantidad enorme de materia orgánica y solamente ellos pueden realizar ciertas transformaciones esenciales. Estos cambios se realizan en diversos ecosistemas de la biosfera. Muchas transformaciones tienen lugar en el suelo, otras en ambientes acuáticos o en la atmósfera.

Hay bacterias que degradan los restos vegetales y animales, polímeros complejos e hidrocarburos y mantienen el suelo suelto y desmenuzado. La disponibilidad de nutrientes y de oxígeno determina el número y los tipos de bacterias Actinomycetes de un suelo.

 Otro grupo de organismos aerobios, los hongos, degradan la materia orgánica del suelo (de los compuestos simples a los polímeros complejos). Algunos hongos son depredadores de protozoos o nematodos, limitando su población en el suelo. Otros son micoparásitos, atacan a otras especies de hongos.

Las algas se encuentran en pequeña cantidad, no contribuyen de manera significativa a la fertilidad del suelo, excepto en los arrozales, donde las cianobacterias fijan grandes cantidades de nitrógeno. Los protozoos, aunque poco importantes en cuanto a número e impacto en las transformaciones bioquímicas, desempeñan un papel importante como consumidores de bacterias, regulando el tamaño y la composición de su población.

Las bacterias Gram negativas y los Actinomycetes son incapaces de utilizar los compuestos húmicos, pero muestran una actividad intensa y un crecimiento rápido sobre sustratos fácilmente utilizables que están disponibles en forma de manto vegetal, excrementos de animales y restos de animales muertos. Una actividad intermitente, con periodos inactivos de reposo, es una característica de microorganismos como Pseudomonas, Bacillus, Penicillium, Aspergillus y Mucor.

Los suelos presentan muchos tipos de micro hábitats y en una localización particular pueden darse diversas situaciones microambientales que podrían favorecer diferentes poblaciones de microbios. Las bacterias del suelo pueden ser aerobias estrictas, anaerobias facultativas, microaerófilas o anaerobias estrictas. Determinados suelos pueden favorecer poblaciones bacterianas con un metabolismo particular. Entre los géneros más frecuentes de bacterias del suelo se encuentran Acinobacter, Agrobacterium, Alcaligenes, Arthrobacter, Bacillus, Brevibacterium, Caulobacter, Cellulomonas, Clostridium, Corynebacterium, Flavobacterium, Micrococcus, Mycobacterium, Pseudomonas, Staphylococcus, Streptococcus y Xanthomonas.

Las cianobacterias (son organismos microscópicos, bacterias Gram-negativas que contienen clorofila, lo que les permite realizar fotosíntesis. Por ello históricamente se las ha identificado como algas verde-azules. Están presentes en aguas dulces, saladas, salobres y zonas de mezcla de estuarios) forman costras en la superficie de los suelos desnudos de vegetación y contribuyen así a la estabilización del suelo. Azotobacter es un importante heterótrofo de vida libre, que puede convertir el nitrógeno atmosférico en formas fijadas de nitrógeno. También especies anaerobias de Clostridium pueden fijar nitrógeno del suelo, Rhizobium y Bradyrhizobium, fijan nitrógeno atmosférico dentro de los nódulos de las raíces de determinadas plantas. Las especies de Agrobacterium, Corynebacterium, Erwinia, Pseudomonas y Xanthomonas, suelen llegar al suelo junto con material vegetal infectado.

IMPORTANCIA DE LA MATERIA ORGÁNICA

El primer aspecto importante de la materia orgánica es que mejora las características físicas, químicas y biológicas del suelo. Mantiene los suelos mullidos y permite el crecimiento adecuado de las raíces de las plantas. Mejora también la capacidad del suelo para adsorber y tener disponibles los minerales esenciales de los cultivos, pues incrementa su capacidad de intercambio catiónico (CIC).

La materia orgánica del suelo es una fuente de nutrientes esenciales para las plantas, sobre todo una vez que la actividad microbiana rescata estos nutrientes de los restos vegetales y animales y los reduce a formas inorgánicas fácilmente asimilables por las raíces de los vegetales. Contiene cerca del 5% de Nitrógeno total, pero también contiene otros elementos esenciales para las plantas, tales como fósforo, magnesio, calcio, azufre y micronutrientes.

Durante la evolución de la materia orgánica en el suelo se distinguen dos fases: la humidificación y la mineralización. La humidificación es una fase bastante rápida, durante la cual los microorganismos del suelo actúan sobre la materia orgánica desde el momento en que se la entierra. Primero se forma el humus joven, de evolución rápida, que a su vez da paso al humus estable. Ambos productos forman la llamada materia orgánica total del suelo. Al humus joven también se le llama “lábil” o “libre”, porque todavía no está fijado o ligado a las partículas del suelo, sino simplemente mezclado con ellas, tiene una relación C/N superior a 15, es sede de una intensa actividad microbiana y se le puede considerar como un elemento fundamental de la fertilidad del suelo. En promedio se estima que es el 20-25% del humus total y tiene una acción inmediata más importante, desde el punto de vista de la mejora de la estructura y de la actividad microbiana del suelo.

El humus estable o “estabilizado” es la materia orgánica ligada al suelo, es decir, sólidamente fijada a los agregados de color oscuro. Su composición es muy compleja (humina, ácidos húmicos y fúlvicos) y tiene una relación C/N constante entre 9 y 10, y representa en promedio el 75-80% del humus total. La fase de mineralización es muy lenta, y en ella el humus estable recibe la acción de otros microorganismos que lo destruyen progresivamente (1 al 2% al año), liberando así los minerales que luego absorberán las plantas. Esta fase presenta dos etapas: la amonificación (paso del N orgánico a amonio) y la nitrificación (paso del amonio a nitrato).

Otro aspecto importante de la materia orgánica es su capacidad para soportar la vida microbiológica en el suelo, la cual trae múltiples beneficios para las plantas que crecen o se cultivan sobre el mismo. La mayoría de estos microorganismos se alimentan de la materia orgánica y liberan los nutrientes esenciales para las plantas que estaban atrapadas en las moléculas orgánicas de los restos vegetales y animales. Estos microbios representan una fuente modesta pero continua de minerales esenciales para los cultivos, que les ayuda a obtener rendimientos considerables en comparación con los suelos pobres en materia orgánica.

Algunos de los microbios presentes en la materia orgánica son organismos fijadores de nitrógeno, como sucede con la bacteria simbiótica Rhizobium y otros géneros relacionados, así como bacterias no simbióticas como Azotobacter y Azospirillum. Existen también algunos hongos micorrícicos que establecen relaciones simbióticas con las raíces de las plantas ayudando en la absorción del P entre otras cosas. Algunas bacterias como Bacillus y Pseudomonas, entre otras, producen sustancias que actúan como reguladores de crecimiento y estimulan la formación de sistemas radicales más desarrollados y plantas más vigorosas.

Aunque la materia orgánica también promueve la presencia de microorganismos patógenos de las plantas cultivadas, al mismo tiempo proliferan agentes de control biológico que regulan las poblaciones de los fitopatógenos. Hongos como Pythium, Phytophthora, Fusarium, Rhizoctonia, Macrophomina y otros más afectan las raíces de las plantas y reducen los rendimientos de los cultivos; pero al mismo tiempo prosperan otros como Trichoderma, Arthrobotrys, Dactillaria, etc., que neutralizan a los hongos y nematodos fitopatógenos.

La materia orgánica es un componente importante de los suelos agrícolas. Proporciona nutrientes esenciales para las plantas y un equilibrio de los organismos patógenos de los cultivos. Todo agrónomo debe procurar que los suelos de sus lotes contengan al menos entre 2 y 4% de materia orgánica para mantenerlos saludables.

En solo un gramo de suelo, se calcula que hay más de 10.000 millones de microorganismos, entre descomponedores, fijadores, mineralizadores, recicladores, etc.

En definitiva bajo la tierra, en el suelo,  hay una orquesta silenciosa de microorganismos. Bacterias, hongos, actinomicetos, meso y macrofauna que trabajan al unísono en la fragmentación de la materia orgánica, la lixiviación y la mineralización de los detritos orgánicos,por lo tanto promover la presencia de microorganismos en  será fundamental para preservar la fertilidad del suelo y cuidar nuestro planeta. 

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA 

1. Armenteras, D., González, T. M., Vergara, L. K., Luque, F. J., Rodríguez, N., & Bonilla, M. A. (2016). A review of the ecosystem concept as a “unit of nature” 80 years after its formulation. Ecosistemas : revista cientifica y tecnica de ecologia y medio ambiente, 25(1), 83–89. https://doi.org/10.7818/ecos.2016.25-1.12

2. Ricklefs, R.E. 1998. Capitulo 6: Energía en el ecosistema. Pp 145 - 165. En: Invitación a la invesigación a la Ecología. La Economía de la naturaleza. Cuarta edición. Editorial Medica Panamericana, SA Buenos Aires, Argentina.

3. Margalef, R. 2002. Caítulo 2: Sistemas Físicos y Ecosistemas. pp 79 - 103. En: Teoría de los sistemas ecológicos. Alfaomega. Grupo Editor. Barcelona, España.

4. Hardin, Garrett. La tragedia de los comunes.Polis, Revista de la Universidad Bolivariana, vol. 4, núm. 10, 2005, p. 0 Universidad de Los Lagos Santiago, Chile.  https://www.redalyc.org/pdf/305/30541023.pdf

5. JAMES LOVELOCK, LYNN MARGULIS. Por: Erwin Andrei Hortua Cortes. Universidad Distrital “Francisco José de Caldas” andreihortua@gmail.com. Julio de 2007.

https://mon.uvic.cat/tlc/files/2016/06/GAIA-lovelock_margulis_gaia_2__contra-versus.pdf

6. Facebook. (n.d.). Facebook.com. Retrieved May 1, 2023, from https://www.facebook.com/photo/?fbid=624042403098123&set=a.557158569786507

7. Instagram. (n.d.). Instagram. Retrieved May 2, 2023, from https://www.instagram.com/p/CrVvrJwu7XQ/

Para citar este artículo:

Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional.