¿Cómo funcionan los ecosistemas acuáticos?

"El peligro radica en que nuestro poder para dañar o destruir el medio ambiente, o al prójimo, aumenta a mucha mayor velocidad que nuestra sabiduría en el uso de ese poder".

Stephen Hawking

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El concepto de ecosistema implica integración, significa que no prestamos atención solo a las partes de un sistema (en este caso los sistemas naturales), sino a como estas partes se ensamblan y como el sistema funciona en su conjunto. Como estamos tratando de ecosistemas, las partes (sus componentes) son los organismos (incluyéndonos nosotros los humanos como uno más), y para entender como estas partes funcionan, necesitamos también conocer las condiciones en que el sistema funciona (en este caso las características del medio). Al igual como cuando estudiamos cualquier sistema, (un motor por ejemplo), no podemos entender su funcionamiento sin estudiar los factores externos que condicionan su funcionamiento (por ejemplo la temperatura, etc.).

En los ecosistemas acuáticos, el agua es el elemento central sobre el cual se estructura y organizan las comunidades biológicas y se establecen relaciones entre ellas (depredación, simbiosis, competencia, etc.) y, por lo tanto, dichos organismos presentan la necesidad de adaptarse a este entorno. Esto limita la presencia de muchos organismos, por ejemplo todas aquellos que no poseen adaptaciones especiales para moverse por el agua (aletas, tarsos o metatarsos adaptados, etc.), o permanecer largo tiempo sumergidos (respiración traqueal, o por apéndices externos, etc.). Por otra parte el agua es parte vital para la supervivencia de numerosas fases larvarias de diversas especies tanto de insectos como vertebrados (anfibios, etc.), por lo que acoge una elevada diversidad de formas de vida, con diversas estructuras y relaciones, y adaptaciones al medio. Deben pues los organismos, como partes del sistema, estar adaptados a vivir según las condiciones que se den en los diferentes ecosistemas.

Un primer factor muy importante es si el sistema tiene el agua estancada o bien el agua se mueve (con corriente), o sea diferenciamos entre las aguas quietas (lagos, humedales, embalses) y las aguas corrientes (ríos). En las primeras puede ser útil saber nadar o mantenerse a flote, mientras que en las segundas será más ventajoso tener alguna manera de anclarse para que la corriente no te arrastre. Evidentemente hay sistemas mixtos como los grandes ríos, donde encontramos tanto lugares con fuerte corriente como grandes charcas o remansos con las aguas calmas la mayor parte del tiempo. Estos cambios entre aguas rápidas y estancadas también se pueden dar a lo largo del tiempo, por ejemplo en los ríos mediterráneos, que fluyen en periodos lluviosos, y pueden llegar a secarse en períodos secos (habitualmente en verano). Esta variabilidad temporal se encuentra, también, en los sistemas mareales, (estuarios, etc.) sometidos a lo largo del tiempo a momentos de calma seguidos de fuertes corrientes en ambos sentidos (del mar al río y viceversa según la marea). Las comunidades biológicas que habitan estos sistemas poseen sistemas adaptados para superar los períodos con poco caudal, y también las fuertes crecidas o las corrientes mareales. Ello conlleva una estructura y organización compleja que, a menudo, confiere a estos ecosistemas una mayor vulnerabilidad frente a las modificaciones antrópicas de los parámetros hidrológicos (por ejemplo la construcción de un embalse o la canalización de un río).

En los ríos además de adaptarse a no ser arrastrado hay muchos factores que conforman su funcionamiento como la temperatura o el contenido en nutrientes. Uno de los más importantes es también el modo de alimentación. Así en algunos ríos de pequeñas cabeceras, con una buena cobertura de bosque de ribera, la entrada de hojas es el factor mas importante que determina las características de sus comunidades, aquí si tienes la capacidad de trocear las hojas y comértelas, tienes ventaja, pero esta adaptación no te sirve de mucho si has de vivir en un río sin vegetación en las orillas y donde la presencia de luz solar hace que crezcan de forma vigorosa las plantas sobre las piedras (que no crecían en el río con árboles ya que estos impiden penetrar la luz solar), por lo que lo que te conviene es tener un buen sistema de raspar la superficie de las piedras para comerte el biofilm algal o de masticar las plantas que puedan existir. Todos estos organismos, a la vez, están sometidos a la presencia de depredadores. Como puede observarse, el funcionamiento de un río como un ecosistema es complejo, y el conocer todas las interacciones entre las especies y su medio un objeto de estudio apasionante y muchas veces difícil de trasladar a la práctica diaria para la correcta gestión de estos ecosistemas donde estos aspectos pocas veces se toman en consideración.

El mismo sistema, una red trófica compleja derivada de la interacción entres las diversas especies (componentes del sistema,) se da en los lagos, pero aquí la ausencia de corriente hace que tener sistemas para permanecer en suspensión (sin ser arrastrado al fondo) es lo mas importante. Ello se consigue de diversas maneras, por ejemplo siendo pequeño y de forma plana (bacterias, algas planctónicas), o bien nadando como hacen algunos crustáceos o rotíferos (zooplancton) o los peces. Además en los lagos (y embalses) con cierta profundidad, se genera en verano y en la zona templada un gradiente con una parte superior más caliente (epilímnion), una zona estrecha de cambio rápido de temperatura (termoclina), y una zona inferior más fría (hipolimnion) que determina en gran parte el funcionamiento de estos ecosistemas. En la parte superior (epilímnion) hay luz y podemos encontrar fitoplancton (fijan carbono con la luz solar), y en la inferior (hipolimnion) no llega la luz pero si se acumula por sedimentación la materia orgánica generada en el epilímnion, por lo que encontramos básicamente bacterias y organismos heterótrofos (descomponen la materia orgánica consumiendo oxígeno). La presencia o no de la termoclina, y su duración (en los lagos tropicales es permanente, en los fríos dura unas pocas semanas), es un elemento clave que condiciona el funcionamiento de un lago (o un embalse).

Otro aspecto que es clave en el funcionamiento de todos los ecosistemas acuáticos es la presencia o no de nutrientes. Los productores primarios (las algas como el fitoplancton) necesitan nutrientes para poder crecer (nitrógeno y fósforo esencialmente, al igual que lo necesitan las plantas de un huerto), y este suele ser un factor clave para entender cómo funciona un ecosistema. Sin nutrientes los organismos se especializan para utilizarlos eficientemente y reciclarlos, cuando estos abundan cambia totalmente la comunidad del ecosistema, estas piezas nuevas hacen que el sistema funcione de otra manera diferentes. Precisamente uno de los cambios mas importantes que el hombre introduce en el funcionamiento de los ecosistemas acuáticos es la introducción de gran cantidad de nutrientes a través del exceso de fertilización de campos de cultivo o del vertido de aguas residuales sin depurar.

Otros factores que influyen en el funcionamiento de los ecosistemas acuáticos es la presencia de tóxicos, sustancias que en cantidades muy pequeñas que provocan que muchos organismos desaparezcan del ecosistema (se pierden piezas) y, por lo tanto, modifican su funcionamiento. Aunque esto puede observarse en la naturaleza (por ejemplo en las zonas de aguas sulfurosas de origen geotérmico), la mayor introducción de estos tóxicos se produce por parte del hombre, lo que ha alterado todos los ecosistemas acuáticos del mundo que en mayor o menor medida están contaminados (incluyendo los fármacos que nos tomamos todos los días). Esta contaminación además traspasa en gran parte las depuradoras que hemos construido para minimizar el efecto de nuestros efluentes sobre los ecosistemas acuáticos, las cuales, si bien han eliminado en gran medida la gran carga orgánica vertida a los ríos y lagos, no pueden controlar muchos de los miles de componentes químicos (microcontaminantes) que cada día van a parar a nuestros ecosistemas acuáticos y modifican su funcionamiento.

El hombre ha contribuido a transformar muchos ecosistemas acuáticos, ya sea a través de vertidos y su contaminación, o a través de la modificación de los regímenes de caudales y modificación del hábitat. La actividad antrópica genera ciertas presiones e impactos sobre el medio que deben corregirse y minimizarse para conseguir una actividad compatible con el buen funcionamiento y estructura de estos ecosistemas. Este es el objetivo principal de la Directiva Marco del Agua, pieza clave de la legislación ambiental europea que tiene como objetivo la conservación y restauración del buen estado de  las aguas. 

En los ecosistemas acuáticos, el agua es el elemento sobre el cual se estructuran y organizan las comunidades biológicas y se establecen relaciones entre ellas y se adaptan a este entorno y a su variabilidad espacial y temporal.

La actividad antrópica genera ciertas presiones e impactos sobre el medio que deben corregirse y minimizarse para conseguir una actividad compatible con el buen funcionamiento y estructura de estos ecosistemas.

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¿Cuál es el grado de conocimiento del funcionamiento de los ecosistemas acuáticos?

¿Tienen los ecosistemas acuáticos suficiente capacidad de resiliencia para superar el cambio global i la actividad humana en el planeta?

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