UNIDAD I. EL ECOSISTEMA Y EL AGROECOSISTEMA_2014.pdf

EL ECOSISTEMA Y EL AGROECOSISTEMA UNIDAD I:

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Ignacio Enrique Vivas Enríquez 1 Mardonio García Pineda 1 Pedro Carrillo Eligio

PRESENTACIÓN Para explicar por qué y cómo se desarrollan los grupos de organismos de distintas especies, la Ecología los agrupa, según su complejidad, en tres niveles de organización que son población, comunidad y ecosistema. Los conceptos de población y comunidad han sido abordados en Agronomía III. En este curso estudiaremos el nivel más complejo de organización, el ecosistema, que incluye tanto componentes vivos como no vivos del ambiente total.

En su funcionamiento, esta unidad está regida por principios biológicos, físicos y químicos cognoscibles y, en cierto modo, modificables que permiten al hombre entender las bases naturales de la agricultura y transformarlas, o sea, sobre la base del ecosistema, el hombre, con su actividad transformadora, construye algo nuevo que recibe el nombre de agroecosistema. El término ecosistema fue acuñado por A. G. Tansley en 1935, empleándolo para referirse a la unión inseparable entre el ambiente biológico y su ambiente físico. La parte “eco” de la palabra se refiere al ambiente o medio. La parte sistema implica que el ecosistema es un sistema. 1

Profesor del Área de Agronomía de la Universidad Autónoma Chapingo.

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Apuntes de Agronomía IV

16 de enero de 2012

¿Por qué es necesario estudiar el ecosistema y otros conceptos ecológicos en un curso de agronomía? Es necesario estudiarlos porque el ecosistema es la unidad natural básica sobre la que se desarrolla la agricultura.

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Un sistema es un conjunto de partes interrelacionadas que funcionan como un todo, como una unidad. El centro de la atención de la Ecología de ecosistemas es el intercambio de materia y energía. Lo que llega al ecosistema desde el ambiente que lo rodea se conoce como entradas; lo que sale del ecosistema para ir a parar al ambiente que lo rodea se conoce como salidas. Según Smith y Smith, un ecosistema sin entradas de materia se conoce con el nombre de ecosistema cerrado; uno con entradas de materia es un ecosistema abierto. Las entradas y salidas junto con los intercambios de materia y energía entre los componentes interiores del ecosistema son el objeto de estudio de esta unidad.

EL ECOSISTEMA Un ecosistema es un sistema de organismos vivientes y su ambiente inerte con el cual intercambian materia y energía. Consta de todos los organismos de un área determinada más los factores abióticos con los que interactúan, es decir, se trata de una comunidad y su ambiente físico inanimado. Un ecosistema está constituido por:

Los componentes bióticos son principalmente los siguientes: plantas, animales, hongos, protozoarios y bacterias. Los componentes abióticos son, por ejemplo: luz solar, agua, suelo, temperatura, aire, etc. Ambos tipos de componentes, al relacionarse entre sí y ocupar una posición particular en el conjunto total, constituyen la estructura del ecosistema. El límite espacial o tamaño de un ecosistema es a menudo difícil de definir; depende de las necesidades de quién lo estudie, también su composición física y biológica; puede ser pequeño o grande y tan

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Los elementos o componentes de cualquier ecosistema pueden ser vivos o no vivos y por ello se agrupan en bióticos y abióticos. Cada grupo de elementos o componentes desempeña funciones particulares en la dinámica general del ecosistema.

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diverso como una jardín, una selva, un bosque, un mar o el planeta tierra.

Un ecosistema se compone de poblaciones que actúan entre sí y con su ambiente.

Para ser ecosistema el requisito no es tener determinado tamaño, ni tener determinados componentes bióticos y abióticos, sino la existencia de dos procesos que se establecen de manera libre y natural entre ambos tipos de componentes. Estos procesos son los siguientes: 1) El flujo de energía.

Ambos procesos, en gran parte de su desarrollo, se presentan juntos, son inseparables, ocurren al mismo tiempo y en el mismo lugar. Un poco más delante de estas notas, estos dos procesos son explicados separadamente sólo por cuestiones didácticas para facilitar su explicación y su comprensión. Independientemente del tamaño y de las diferencias en su estructura física y biológica, todos los ecosistemas funcionan de la misma manera:

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2) El ciclo de materiales, ciclo de nutrientes o ciclos biogeoquímicos.

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Los elementos presentes en ambos procesos y que, mediante su movimiento, dan unidad y estructura al ecosistema son la energía y los nutrientes o materiales. ¿Qué es la energía? La energía es la capacidad para producir trabajo; entendido éste en su significado físico y biológico. La energía puede adoptar diversas formas tales como la energía nuclear, energía radiante (luz visible, luz ultravioleta, rayos x, etc.), energía potencial, energía calorífica, etc. ¿Qué son los nutrientes o materiales? Los nutrientes o materiales son los elementos químicos como el carbono, hidrógeno, oxígeno nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio, etc., esenciales para el desarrollo de los cuerpos vivos que habitan el planeta. Ni la energía ni los nutrientes transitan por separado y en abstracto por el ecosistema, sino juntos, como se mencionó anteriormente, y a través de relaciones de alimentación específicas como parasitismo, depredación y algunos tipos de simbiosis. Varias de ellas han sido estudiadas ya en el curso de Agronomía III. Estas relaciones de alimentación específicas pueden ser estudiadas, en general, mediante las cadenas alimenticias, presentes en todos los ecosistemas:

CADENAS Y REDES ALIMENTICIAS

Maíz

Saltamontes

Rana

Serpiente

Águila

Ejemplo de cadena alimenticia terrestre (En estos esquemas las flechas no ilustran quién se come a quién sino el sentido en que la energía es transferida entre los organismos)

Los organismos (plantas, animales, hongos, etc.) que componen la cadena alimenticia, en función de su alimentación, se ubican en ésta en diferentes niveles o eslabones denominados niveles tróficos.

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Una cadena alimenticia o cadena trófica es una serie de relaciones de alimentación entre organismos, la cual indica quién se come a quién e ilustra la transferencia de energía a través de ellos; describe el movimiento de la energía a través de un ecosistema.

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Un nivel trófico es la posición de un organismo particular en la cadena alimenticia y se determina según la posición que ocupa, comenzando a contar a partir de los productores (los organismos que son capaces de elaborar sus propios alimentos): Los niveles tróficos son, entonces, los siguientes:    

Primer nivel trófico: los productores. Segundo nivel trófico: los herbívoros. Tercer nivel trófico: los carnívoros. Cuarto nivel trófico: los carnívoros superiores.

Así, las cadenas alimenticias comienzan siempre por los organismos fotosintéticos o productores, continúan con algún herbívoro, luego con carnívoros. Dentro de una cadena alimenticia se incluyen a los degradadores o descomponedores que pueden intervenir en cualquier nivel trófico, constituyendo, de esta manera, el final de la cadena. Los consumidores primarios o herbívoros son en su mayoría, insectos, caracoles, mamíferos y algunas aves que se alimentan de frutos y semillas. Los organismos que funcionan como consumidores secundarios son: arañas, ranas, aves, que se alimentan de insectos, así como leones y otros mamíferos carnívoros que se nutren, a su vez, de otros animales.

La actividad de los degradadores consiste: al digerir la materia orgánica muerta, liberan los nutrientes minerales, previamente unidos a compuestos orgánicos, al suelo, en forma de compuestos inorgánicos que las plantas sí pueden digerir. Este proceso se llama mineralización. Algunos animales sólo se alimentan de organismos de una sola especie, de ahí, que sean miembros de una cadena alimenticia simple. Otros, en cambio, ingieren diferentes clases de alimentos y pueden formar parte de varias cadenas alimenticias, que se entrelazan de ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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En la mayoría de los ecosistemas, los hongos y las bacterias son los degradadores más importantes, puesto que segregan enzimas y ácidos que digieren compuestos orgánicos complejos, tales como celulosa y proteínas, que después consumen en forma de productos más sencillos. Otros ejemplos, de degradadores son las lombrices de tierra, los colémbolos, los ácaros, miriápodos, nemátodos, entre otros que se alimentan de materia orgánica.

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Ejemplo de red alimenticia terrestre

Estas estructuras tróficas se hacen más estables ecológicamente en la medida en que aumenta su complejidad, debido al incremento en la

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manera que dejan de ser cadenas para transformarse en una red alimenticia o red trófica que puede ser tan grande que puede involucrar a toda la comunidad del ecosistema.

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diversidad de especies, pues aunque alguna de éstas se extinguiera las relaciones de alimentación en la comunidad estarían garantizadas. ¿Qué es la diversidad de especies? La diversidad de especies se refiere al número de especies diferentes que existen en una misma área. En las redes alimenticias los organismos manejan de distinta manera la energía y los nutrientes. Por ello, los organismos pueden ser:  autótrofos (productores) o  heterótrofos (que consumen y degradan). Los organismos autótrofos son los que sintetizan (elaboran compuestos químicos complejos a partir de sustancias más sencillas) sus alimentos a partir de materiales inorgánicos que obtienen del medio físico, pues sólo requieren de agua, bióxido de carbono, sales inorgánicas y una fuente de energía. Como ejemplos de autótrofos se pueden citar las plantas, protistas como las algas, algunas bacterias fotosintéticas y quimiosintéticas, aunque éstas últimas, desde el punto de vista de su biomasa, no tienen la relevancia de las plantas.

El tamaño de una cadena alimenticia se limita, quizás, a cuatro o cinco niveles tróficos debido a que ocurre una gran disminución de la energía a medida que ésta avanza por ellos. Esta disminución es explicada por uno de los procesos característicos del ecosistema: el flujo de energía.

EL FLUJO DE ENERGÍA EN EL ECOSISTEMA Para que la vida pueda existir y, por tanto, puedan mantenerse todos los procesos vitales de los ecosistemas la tierra debe recibir constantemente la energía solar. El sol es el motor de la vida en la tierra. ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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Los organismos heterótrofos son incapaces de sintetizar sus propios alimentos a partir de materiales inorgánicos. Estos organismos viven a expensas de los autótrofos y de la materia orgánica en descomposición. Como ejemplos de heterótrofos se pueden citar todos los animales, los hongos, la mayoría de las bacterias y algunos protistas (protozoos).

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La radiación solar que atraviesa la atmósfera y que se absorbe en la superficie terrestre se utiliza en diversos procesos: conduce los ciclos atmosféricos principales, funde el hielo, evapora el agua, genera vientos y corrientes, asimismo suministra la energía para todos los organismos que habitan el planeta. De la energía radiante que llega a la tierra sólo una pequeña fracción se atrapa mediante la fotosíntesis pues gran parte del área terrestre no está recubierta de plantas. Esta energía radiante se convierte en energía potencial, en forma de enlaces químicos de las sustancias resultantes de la fotosíntesis y después es transformada en otros tipos de energía al ser transferida a los demás organismos mediante las cadenas alimenticias. Este proceso energético, como cualquier otro en el universo, es controlado por las leyes de la termodinámica, las cuales indican las relaciones entre las diferentes formas de la energía. La primera ley de la termodinámica establece que “la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”, es decir, establece que la cantidad total de energía, en todas sus formas, permanece constante. La segunda ley de la termodinámica establece que “siempre que la energía se transforma, tiende a pasar de una forma organizada y concentrada a una forma menos organizada y dispersa”.

La implicación ecológica de la segunda ley consiste en que nunca es muy eficaz la transferencia de energía de un nivel trófico a otro. En cada transferencia, parte de la energía se torna tan dispersa que deja de ser útil. Por ejemplo, el combustible que gasta el hombre en la generación de electricidad se convierte sólo parcialmente en energía eléctrica. Una gran porción de la energía total del combustible se transforma en calor relativamente inútil que se dispersa en el ambiente. Además de este desperdicio calorífico, la energía eléctrica producida finalmente, también se degrada a calor, cuando se transmite y utiliza para producir luz o ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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La primera ley supone que la cantidad total de la energía en el universo permanece constante, mientras que la segunda ley, afirma que cuando la energía fluye a través de las cadenas alimenticias, es cada vez menor la cantidad utilizable.

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mover una máquina. Ninguna innovación tecnológica puede modificar esta consecuencia de la segunda ley de la termodinámica. Tanto la primera como la segunda ley de la termodinámica se cumplen de la siguiente manera en los ecosistemas: la energía procedente del sol no se destruye cuando fluye a través del ecosistema tierra, sino que se transforma, de una forma de energía capaz de producir trabajo y de conducir reacciones a una clase de energía más difusa, el calor.

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Cuando los animales se alimentan de las plantas, las sustancias orgánicas producidas durante la fotosíntesis son oxidadas mediante la respiración de los animales y la energía liberada en este proceso es igual a la cantidad de energía que se utilizó para sintetizarlas, aunque por supuesto, no toda es aprovechable, pues se pierde un poco de energía en forma de calor.

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Cuando un animal ingiere a otro, todavía existe una disminución posterior de la energía útil, y ocurre cuando el animal oxida las sustancias orgánicas del primero que le sirvió de alimento y libera la energía para sintetizar sus propios constituyentes celulares. Al intervenir, por último, los descomponedores en la cadena alimenticia, parte de la energía restante, captada originalmente por las plantas durante la fotosíntesis, se convierte en calor y se disipa hacia el espacio ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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Flujo de energía que pasa a través de un ecosistema

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exterior sin posibilidad de ser reutilizada y todo el carbono de los componentes orgánicos termina convertido en dióxido de carbono. Entonces, se entiende por flujo energético o flujo de energía en el ecosistema al movimiento ordenado y unidireccional de la energía, y su correspondiente reducción, a través de los diversos niveles tróficos del ecosistema. Dos procesos indispensables para el flujo de energía a través de los niveles tróficos del ecosistema son la fotosíntesis y la respiración. A) FOTOSÍNTESIS La fotosíntesis es el proceso mediante el cual las plantas producen azúcares simples a partir de dióxido de carbono y agua utilizando, en presencia de un pigmento denominado clorofila y la luz solar como fuente de energía. La siguiente figura representa la fórmula fotosintética en su forma más simple: Entrada

6CO2 + 6H2O + Energía solar Dióxido de + Agua carbono

Salida

(

Fotosíntesis

)

C6H12O6 + 6O2 Glucosa

Oxígeno

Ciertamente, el proceso es más complejo que lo que sugiere esta ecuación pues la producción de glucosa a partir de dióxido de carbono y agua consta de más de 100 etapas. A medida que se realiza la fotosíntesis, la energía radiante se fija como energía potencial, en los enlaces de cada molécula de glucosa (C6H12O6), una sustancia del grupo de los carbohidratos, por lo que ésta es la molécula orgánica que “almacena energía”. A diferencia de un aparato eléctrico que se puede cargar conectándolo a una fuente de ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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Una molécula muy importante para la realización de la fotosíntesis es la clorofila, que contienen las plantas.

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energía, los seres vivos sólo pueden recibir y almacenar energía bajo la forma de moléculas orgánicas, de biomasa. Desde el punto de vista de la biomasa, que es la cantidad total de materia orgánica que constituye a los seres vivos en un área determinada, puede decirse que la fotosíntesis es un proceso de “construcción”, pues como resultado de ella la biomasa vegetal se incrementa. De este modo, otras sustancias ricas en energía, como las grasas y las proteínas se producen en la planta, a partir de las interacciones químicas de la glucosa y otras sustancias. Sin la fotosíntesis que proporciona a los organismos vivientes la energía necesaria para elaborar las moléculas complejas, la vida en la tierra no podría existir. Más tarde, las plantas, cuando necesitan energía, degradan dichas moléculas y liberan la energía almacenada en ellas. B) RESPIRACIÓN En las plantas y los animales, la energía que se halla en estas moléculas alimenticias complejas (carbohidratos, grasas, proteínas) es liberada posteriormente, mediante un proceso denominado respiración. La respiración es el proceso químico que se presenta en el interior de las células y consiste en la liberación de la energía química de las moléculas para desarrollar los procesos metabólicos. La siguiente reacción representa a la respiración en su forma más simple:

C6H12O6 + 6O2 Glucosa

Oxígeno

Salida

(

)

Respiración

6CO2 + 6H2O + Energía Bióxido de carbono

Agua

Desde el punto de vista de la cantidad de biomasa, la respiración es un proceso de “destrucción”, pues como resultado de la respiración la cantidad de biomasa se reduce debido a que se consumen los compuestos químicos que la constituyen y que almacenan energía. La ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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Entrada

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energía liberada por la respiración es canalizada a otros procesos de construcción dentro el organismo. El proceso de respiración es más complejo que lo que sugiere esta ecuación, pues la oxidación de la glucosa para obtener energía y liberar dióxido de carbono y agua incluye más de 70 reacciones químicas secuenciales.

EL CICLO DE MATERIALES O CICLO DE NUTRIENTES En el ecosistema, los nutrientes o elementos químicos, a diferencia de la energía, sufren una serie continua de transformaciones que se repiten ordenadamente cada cierto tiempo conocida como ciclo de materiales o ciclo de nutrientes, es decir, los nutrientes se utilizan una y otra vez para formar las nuevas generaciones de organismos vivos. Esto significa que los organismos comparten sus componentes materiales, tanto cuando mueren como cuando están vivos, pues continuamente toman nutrientes y eliminan deshechos. Debido a que en el transcurso de los ciclos de los nutrientes hay cambios químicos y participan componentes bióticos y abióticos de los ecosistemas, se les puede llamar también ciclos biogeoquímicos.

 El movimiento del nutriente desde la parte no viva hacia la parte viva del ecosistema y su retorno a la primera, conformando así el carácter cíclico del proceso.  La participación de los componentes vivos y no vivos a lo largo del ciclo.  Un depósito principal que puede ser la atmósfera o la litósfera.  Cambios químicos a lo largo del ciclo. En los ciclos biogeoquímicos, el agua funciona como un importante vehículo para el transporte de varios nutrientes y éstos entran a los sistemas vivos, generalmente, a través de las plantas y salen de ellos, generalmente, a través de los descomponedores. Las rutas y la velocidad que siguen los nutrientes en la naturaleza dependen del nutriente en particular y de la estructura trófica del ecosistema; y aunque hay variaciones entre ellos, se reconocen ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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Cualquier ciclo biogeoquímico posee las siguientes características:

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fundamentalmente dos tipos de ciclos biogeoquímicos: los ciclos gaseosos y los ciclos sedimentarios. A) LOS CICLOS GASEOSOS Los ciclos gaseosos comprenden elementos muy movibles como el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno. En estos ciclos el depósito principal es la atmósfera y el proceso de circulación es relativamente rápido. Los ciclos de estos elementos al incluir parte de la atmósfera adquieren un carácter global, planetario. Como no es objetivo de este curso estudiar cada uno de los ciclos biogeoquímicos, sino ilustrar de manera general, su movimiento en el ecosistema. A continuación estudiaremos sólo el del nitrógeno como típico de los ciclos gaseosos y el del fósforo perteneciente a los ciclos sedimentarios. El ciclo del nitrógeno El nitrógeno es un componente de la clorofila de la planta y constituyente esencial de las proteínas y de todos los seres vivos. Es probable que el nitrógeno sea el elemento que limita, en mayor medida, el crecimiento de las plantas, por lo que al agregarlo en forma adecuada a los cultivos, resulta una nutriente de primera, razón por la cual recibe el nombre de macronutriente primario.

 Fijación biológica: Se realiza mediante la acción de las bacterias del género Rhizobium que viven libres en el suelo, constituyendo nódulos en las raíces de plantas leguminosas como frijol, chícharo, frijol, trébol, alfalfa, haba, lenteja, frijol terciopelo o llamada también nescafé, y otras leguminosas o fabáceas. A menos que sean destruidas por condiciones desfavorables, las bacterias del género Rhizobium pueden vivir en un suelo por unos 10 años, aún en ausencia de la leguminosa hospedante en particular.

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El principal depósito de nitrógeno es la atmósfera terrestre. Este nitrógeno gaseoso se transforma en nitrógeno sólido mediante un proceso que se denomina fijación del nitrógeno. Existen tres formas de fijar el nitrógeno:

El ecosistema y el agroecosistema El N atmosférico (N2) también puede ser fijado bacterias que viven en la materia orgánica del suelo los géneros Azotobacter y Clostridium. También especies de algas como las verde azuladas fotosintéticas como la Rhodospirilum.

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por algunas como las de por algunas y bacterias

 Fijación atmosférica: Se realiza mediante un proceso físicoquímico que se presenta cuando los relámpagos convierten el nitrógeno atmosférico en ácido nítrico (HNO3). Este se disuelve con la lluvia y se precipita a la tierra.  Fijación industrial: Es realizado industrialmente mediante un proceso de carácter físico-químico que se basa en el mismo principio de la fijación atmosférica. Los vegetales obtienen los compuestos nitrogenados del suelo a través de sus raíces. Los animales adquieren los compuestos de nitrógeno a partir de los tejidos vegetales o de otros animales. Los compuestos de nitrógeno regresan al suelo cuando las plantas y los animales mueren, o bien, cuando los animales eliminan desechos. Los cuatro procesos particulares que intervienen en el ciclo del nitrógeno pueden resumirse de la manera siguiente:  Fijación del nitrógeno: Convierte el N2 atmosférico en nitratos (NO3-) y se realiza mediante procesos físicos y químicos a través de las bacterias fijadoras del nitrógeno.

 Nitrificación: Se convierten los compuestos de amonio y el amoniaco en nitratos y se realiza por las bacterias especializadas de nitratos.  Desnitrificación: Convierte los nitratos en nitrógeno atmosférico con lo cual este elemento retorna a la atmósfera. Se realiza mediante la acción de las bacterias desnitrificantes que se hallan en el suelo.

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 Amonificación: En este proceso se convierten los nitratos, producto de la fijación, en amoniaco (NH3) y compuestos de amonio (NH4). Se realiza mediante la acción de las bacterias y los hongos de la descomposición.

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El gas que se origina en los volcanes es rico en nitrógeno atmosférico, de ahí que nuevas cantidades de este elemento se estén añadiendo constantemente a la atmósfera.

B) LOS CICLOS SEDIMENTARIOS Los ciclos sedimentarios comprenden los elementos menos movibles como fósforo, potasio, calcio, magnesio, azufre; y los elementos traza u oligoelementos (cobre, manganeso, hierro, zin, molibdeno, boro, cloro). En los ciclos sedimentarios, el depósito principal es el suelo o, en general, la litósfera y el proceso de circulación es relativamente lento. Son elementos de menos movilidad y por lo tanto de ciclo más corto, de carácter no necesariamente global. ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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Ciclo del Nitrógeno

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El ciclo del fósforo El fósforo forma parte de moléculas de carácter energético es un componente esencial para las moléculas de ADN (ácido desoxirribonucleico), ARN (ácido ribonucleico) y TPA (trifosfato de adenocina). Realiza una función clave en la fotosíntesis, la respiración celular y todo el metabolismo energético, por lo cual es necesario para todas las células vivas. Las plantas lo absorben a través de sus raíces y se incorpora a todas las células. En este ciclo, la reserva principal son los depósitos de fosfato de la litosfera. Estos fosfatos son intemperizados y, posteriormente, transportados hasta el suelo, por el viento y el agua, en donde aparecen como fosfatos inorgánicos disueltos. Las plantas absorben, a través de sus raíces, los fosfatos del suelo y los emplean en la elaboración de sus propios tejidos. Los animales obtienen el fósforo mediante la ingestión de vegetales.

Esta parte de los fosfatos se precipitan en forma de sedimentos marinos. Cantidades pequeñas de fosfato retornan a la superficie terrestre a través de los peces extraídos del mar y también de las aves marinas que se alimentan de ellos. Los depósitos de guano cercanos a las costas de Perú están constituidos de excrementos de aves marinas. Sin embargo la cantidad de fósforo recuperado de esta manera, no equilibra la pérdida que se produce cuando el fósforo llega a las profundidades del mar. Los depósitos que ahí se forman, con el tiempo, pueden llegar a la superficie terrestre a través de procesos geológicos y unirse a la reserva principal.

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Cuando mueren las plantas y los animales, o bien cuando excretan productos de desecho, las bacterias fosfatizantes degradan los compuestos orgánicos muertos, transformándolos en fosfatos inorgánicos y devolviéndolos al suelo. La mayor parte del fosfato del suelo se deslava por las aguas superficiales y llega posteriormente al mar.

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Tomando en cuenta, el reciclado de nutrientes y recordando que el ecosistema incluye tanto componentes vivos como no vivos del ambiente total, se puede decir que son las plantas las que constituyen la puerta de entrada de los nutrientes de la parte no viva del ecosistema hacia la parte viva y, son los microorganismos descomponedores los que constituyen la puerta de salida de los nutrientes de la parte viva del ecosistema hacia la parte no viva.

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Ciclo del fósforo

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Parte no viva del ecosistema

Microorganismos descomponedores

Plantas

Parte viva del ecosistema Movimiento general de los materiales o nutrientes en el ecosistema

Hasta este punto del presente estudio, mediante los conceptos ecológicos abordados, se ha realizado un análisis cualitativo del ecosistema. Los conceptos siguientes como eficiencia ecológica, producción biológica y productividad ayudarán a hacer un análisis cuantitativo de las mismas relaciones fundamentales del ecosistema.

El flujo de energía muestra que ésta se va reduciendo sucesivamente en cada nivel trófico al ser utilizada por los organismos y al haber pérdidas de calor en cada transformación energética. Esta disminución puede calcularse en forma precisa mediante la eficiencia ecológica que cuantifica la corriente de energía en los ecosistemas. La eficiencia ecológica cuantifica la corriente de energía en diversos puntos a lo largo de la cadena alimenticia, pues es el porcentaje de energía utilizado por un nivel trófico calculado a partir del nivel inmediatamente inferior. Para ello se emplean unidades de medición expresadas en calorías/unidad de área / unidad de tiempo como por ejemplo:

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LA EFICIENCIA ECOLÓGICA

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Ejemplos de eficiencia ecológica en varios niveles tróficos

A manera de ejemplo, tomando en cuenta los datos de la imagen anterior, se obtiene la eficiencia ecológica de los productores o plantas con relación a la luz solar: 20810 kcal/m2/año X 100 = 1.22 % de eficiencia ecológica. 2

1700000 kcal/m /año

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cal/m2/día, kcal/ha/día, kcal/ha/año, etc. Estas unidades permiten cuantificar la cantidad de energía solar que llega a las hojas fotosintéticamente activas, por medio de aparatos llamados pirheliómetros, pirheliógrafos, piranómetros, piranógrafos y fotómetros, entre otros. De esta manera es posible rastrear todo el flujo de energía en un ecosistema desde la energía solar que llega a las plantas verdes hasta el último eslabón de la cadena trófica.

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Este resultado refleja que los vegetales tienen niveles bajos de aprovechamiento de luz solar. El concepto de eficiencia ecológica plantea varias cuestiones, una de ellas y muy importante es ¿qué tan eficiente es un determinado nivel trófico para aprovechar la cantidad total de alimento que tiene disponible? Esta es una pregunta de carácter muy práctico, porque si se sabe que tan eficiente es, por ejemplo, una población de plantas de maíz en un lugar determinado, se estará en condiciones de actuar sobre su ambiente para aumentar dicha eficiencia, lo cual es deseable en la agricultura pues de esta manera se contribuye a aumentar la biomasa vegetal. En este punto no hay que perder de vista que en la agricultura la biomasa producida puede ser incrementada de varias maneras: aumentando la eficiencia ecológica del primer nivel trófico o incrementando la energía disponible para el primer nivel trófico o aumentando las dos al mismo tiempo. ¿Qué ocurre con la energía que ingresa a las plantas? ¿Qué relación hay entre la energía ingresada y la biomasa?

La energía almacenada por los vegetales (ya se ha dicho que sólo puede ser almacenada bajo la forma de moléculas o biomasa) constituye la producción y más específicamente la producción primaria, ya que ésta es la primera y más básica forma de almacenamiento de energía.

PRODUCCIÓN PRIMARIA Se emplea el concepto de producción primaria para designar la cantidad de energía fijada en materia orgánica por los vegetales durante un periodo de tiempo. De esta cantidad total de materia orgánica inicial una parte es destruida en el proceso de respiración y la parte restante es canalizada a constituir ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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La planta inicia su desarrollo viviendo gracias a la energía almacenada en forma de alimento en las sustancias de reserva de la semilla, hasta que llega a producir las hojas que realizarán fotosíntesis.

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nuevo tejido en los organismos, por lo que se generan los conceptos de producción primaria bruta y producción primaria neta. A) PRODUCCIÓN PRIMARIA BRUTA La cantidad total de energía que ingresa a las plantas mediante la fotosíntesis y que se almacena en moléculas orgánicas se llama producción primaria bruta. De esta cantidad total de energía ingresada, una parte se consume en respiración y la que queda se almacena, como ya se dijo, en diversas moléculas orgánicas. B) PRODUCCIÓN PRIMARIA NETA A la cantidad de energía que queda después de la respiración y que es almacenada en diversas moléculas orgánicas que sirven para la formación de tejidos vegetales en todo el cuerpo de la planta se le conoce como producción primaria neta. Ésta se obtiene al restar el consumo de energía utilizada en la respiración vegetal a la producción primaria bruta.

Esquema que representa la producción primaria neta (1) y bruta (2)

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La acumulación de biomasa vegetal, observable mediante el crecimiento vegetal, se puede medir como el peso de materia orgánica seca por unidad de área. Por esta razón la producción se mide en peso seco.

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El concepto de producción refleja la cantidad de material orgánico asimilado, pero no la rapidez o velocidad de estos procesos de asimilación de la energía, lo cual es muy importante en agricultura, pues en esta actividad económica no sólo interesa obtener una alta producción (cantidad) sino una alta productividad (rapidez). Así llegamos al concepto de productividad primaria.

PRODUCTIVIDAD PRIMARIA La productividad primaria expresa la velocidad a la que la energía es almacenada por unidad de biomasa por los vegetales y se mide en las mismas unidades que la eficiencia ecológica. Para entender mejor el concepto de productividad comparemos 100 g de glucosa con 100 g de aceite. Desde el punto de vista de la producción primaria las dos sustancias son idénticas pues ambas son materia orgánica y ambas son cantidades iguales. Pero los 100 gramos de aceite contienen en sus enlaces moleculares el doble de energía que los 100 g de glucosa y si las dos sustancias fueron producidas en el mismo periodo de tiempo, significa que la energía contenida en la grasa se fijó a mayor velocidad que la energía contenida en el carbohidrato. También existen la: A) PRODUCTIVIDAD PRIMARIA BRUTA Se define como productividad primaria bruta a la velocidad con que la energía solar total que ingresa a las plantas es capturada y almacenada en moléculas orgánicas tomando en cuenta la que emplea en su actividad respiratoria.

Igual que en el caso anterior la productividad primaria neta se refiere a la velocidad de almacenamiento de la energía química conservada en los tejidos vegetales excluyendo la que utilizan en la respiración. El nivel de productividad primaria neta de los organismos o poblaciones depende, aparte de las características genéticas, de la disponibilidad de nutrientes y de la existencia o no de factores limitantes como la humedad, temperatura, plagas o enfermedades, pH del suelo y otros. La descripción cualitativa y cuantitativa de lo que ocurre en el ecosistema es útil para abordar el estudio de los agroecosistemas. ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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B) PRODUCTIVIDAD PRIMARIA NETA

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EL AGROECOSISTEMA Antes de que practicaran la agricultura los seres humanos eran parte integral de los ecosistemas naturales. Para su alimentación utilizaban la proporción de energía que les correspondía según el nivel trófico que ocuparan sin afectar sustancialmente la producción del ecosistema. Si los alimentos escaseaban buscaban otro lugar mejor que les permitiera seguir subsistiendo. Por la necesidad de allegarse productos que satisficieran sus crecientes necesidades, la incidencia del hombre sobre los ecosistemas existentes en su entorno se fue incrementando cada vez más hasta llegar a conformarse lo que hoy conocemos como agroecosistemas. El concepto de agroecosistema, de manera similar que el concepto de ecosistema, debe considerarse, más que como un lugar físico particular, como un marco teórico que permite entender la diversidad de fenómenos que se manifiestan en la agricultura.

DEFINICIÓN DE AGROECOSISTEMA El término agroecosistema está compuesto de los elementos “agro” que significa campo, tierra de labranza y “ecosistema” cuyo significado ya ha sido explicado en las páginas anteriores.

Aunque los agroecosistemas no son exactamente ecosistemas naturales, los conceptos ecológicos de flujo de energía, ciclo de materiales, competencia, parasitismo, simbiosis y otros más son aplicables en su estudio. El agroecosistema es el conjunto de componentes bióticos y abióticos de un área determinada en el que el flujo de energía y el ciclo de materiales son orientados por el hombre para aumentar la producción primaria neta y concentrarla en ciertas partes de las plantas cultivadas. Un ejemplo puede ser un área de producción agrícola.

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Los agroecosistemas son, según algunos autores, ecosistemas modificados en menor o mayor grado por el hombre.

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Un campo de cultivo en producción es un ejemplo de agroecosistema

FUNCIONAMIENTO DEL AGROECOSISTEMA

En los agroecosistemas, el hombre ha simplificado las redes alimenticias hasta obtener una cadena alimenticia reducida. Los niveles tróficos existentes son los siguientes: Productores: este nivel está compuesto fundamentalmente por las plantas cultivadas y arvenses que crecen en el agroecosistema y que el hombre aprovecha de diferentes maneras. Herbívoros: son los animales que se alimentan de las plantas que crecen en sus campos de cultivo como el ganado y algunas plagas: ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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En los agroecosistemas los componentes bióticos son plantas cultivadas, malezas, plagas, macro y microorganismos dañinos o benéficos; y los elementos del ambiente físico son suelo, agua, luz, temperatura, etc. Ambos grupos de componentes interactúan efectuando el flujo de energía y el ciclo de materiales, pero, a diferencia del ecosistema, la interacción no es libre y natural, pues es el hombre es el que la controla y la conduce con propósitos alimentarios y económicos.

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insectos como las hormigas arrieras; babosas, conejos, ardillas, tuzas, ratas, ratones, tordos, etc. El hombre también es un herbívoro. Carnívoros: este nivel está ocupado por los animales que se alimentan de los herbívoros: arañas, ranas, culebras, águilas, catarinitas, león de los áfidos, chinche ojona, chinche asesina, garrapatas, tábanos, aves, entre otros. En este nivel trófico está también el ser humano cuando se alimenta de animales domesticados y silvestres como las chicatanas, los jumiles, los chapulines, los escamoles, gusanos de maguey, los chinicuiles; mamíferos como el venado y el conejo y muchos más. Desintegradores: se incluye a todos los macroorganismos como la lombriz de tierra, ácaros, colémbolos, cochinillas, etc. y microorganismos como hongos y bacterias principalmente, que existen en el suelo y que participan en la desintegración de la materia orgánica y formación de humus. Los límites espaciales del agroecosistema pueden definirse operacionalmente, por lo que el tamaño puede variar desde una parcela de un agricultor hasta una región agrícola.

Para analizar funcionalmente los agroecosistemas se deben considerar el manejo técnico de éstos (lo que implica hacer eficientes los insumos en la producción agrícola mediante métodos adecuados); son importantes también la eficiencia ecológica y económica. Por ello, las características físicas de un agroecosistema no dependen solamente del ambiente físico en el cual se insertan, sino también del desarrollo tecnológico y de las posibilidades económicas de sus dueños.

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En el funcionamiento del agroecosistema, que es un sistema abierto, a diferencia del ecosistema natural, es muy importante la relación entre las entradas (insumos como semillas, fertilizantes, agua de riego, energía animal, energía de combustibles, etc.) y las salidas (productos que salen del ecosistema y que tienen un valor determinado), pues el interés del hombre es obtener, como resultado de tal funcionamiento, la máxima biomasa. Por esta razón, mucho de lo que se realiza en el agroecosistema, va dirigido a hacer más eficiente y a acelerar el flujo de energía y el ciclo de materiales.

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Esquema en el que se ilustran algunos componentes y relaciones del agroecosistema

Cuando se dice que los agroecosistemas son ecosistemas modificados, haciendo alusión a su condición original, no se habla de modificación en general, sino particularmente, entre otras cosas, en su estructura y en el flujo de energía y el ciclo de materiales, pues en todo agroecosistema se busca:

 Que las plantas tengan un bajo nivel de pérdida de energía por respiración.  Se busca que la producción primaria neta se concentre en determinadas partes de la planta que son útiles al hombre, como raíces (zanahoria, betabel), hojas (cebolla, col, lechuga), semillas (cereales, frijol), etc.

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 La máxima eficiencia del sistema fotosintético con el propósito de que las plantas capten el máximo de energía solar y la transformen en biomasa.

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COMPARACIÓN DE LOS ECOSISTEMAS CON LOS AGROECOSISTEMAS Es conveniente comparar los ecosistemas y los agroecosistemas desde el punto de vista de la productividad primaria para conocer el funcionamiento energético en ambos casos y destacar las ventajas y desventajas del manejo agrícola. En el siguiente cuadro comparamos un ecosistema natural altamente productivo (selva tropical lluviosa) con uno de los agroecosistemas también más productivos de la agricultura moderna, el cultivo intensivo de alfalfa en Estados Unidos.

Kcal / m2 / año Cultivo de alfalfa en Selva tropical lluviosa Estados Unidos En Puerto Rico Productividad bruta

primaria

24,000

100 %

45,000

100 %

Consumo en respiración Productividad primaria neta

9,000 15,000

38 % 62 %

32,000 13,000

71 % 29 %

Esto se debe a que los ecosistemas, sobre todo los ecosistemas climax, presentan comunidades vegetales con muchas adaptaciones para capturar mayor cantidad de energía solar, tales como una gran biomasa de hojas fotosintéticas, distribución foliar estratégica vertical y horizontal, plantas adaptadas a elevadas y bajas intensidades luminosas, etc. En el agroecosistema, en cambio, la menor diversidad de especies presentes, muchas veces una sola especie, conduce necesariamente a una menor productividad primaria bruta. También debe destacarse que, no obstante que en muchos ecosistemas hay una elevada productividad primaria bruta, la productividad primaria neta puede ser incluso menor ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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Como se observa en este cuadro y, a nivel de principio general, la productividad primaria bruta de los agroecosistemas no supera a la que puede encontrarse en los ecosistemas naturales.

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que en algunos agroecosistemas debido a la alta tasa de respiración, como puede observarse en el ejemplo presentado en este cuadro. En los agroecosistemas este efecto se contrarresta alcanzando y conservando una alta producción y productividad primaria neta mediante los grandes suministros de energía que se proporcionan a través del cultivo (su genotipo), irrigación, fertilización y selección genética y, también, evitando los consumos innecesarios o fugas de energía por competencia y parasitismo al controlar malezas, plagas y enfermedades. El combustible utilizado para accionar la maquinaria agrícola constituye un suministro de energía al igual que ocurre con la luz solar y puede medirse en calorías o en caballos de fuerza transformados en calor durante la ejecución de las labores de cultivo. A toda fuente de energía que aumenta la cantidad de otra energía susceptible de ser convertida en producción se le denomina corriente auxiliar de energía o subsidio de energía. El aumento de los rendimientos en la agricultura empresarial se debe fundamentalmente a subsidios energéticos mediante la aplicación de insumos económicos, el empleo de combustibles y el uso de variedades mejoradas.

Sin embargo, no siempre los agroecosistemas empresariales altamente mecanizados son más biológicamente productivos, pues hay casos de agroecosistemas tradicionales que son altamente productivos. Ejemplo de ello son las pequeñas parcelas de cultivo en mosaicos bajo riego como en algunos lugares de los valles centrales de Oaxaca y las chinampas de Xochimilco, D. F. Ahí, la productividad biológica puede llegar a ser más alta que en muchos agroecosistemas modernos. ¿Cómo se explica esto? Aumentar la productividad biológica de los agroecosistemas sólo es posible, como hemos visto, inyectando una corriente auxiliar de energía. En agroecosistemas tradicionales como el cultivo en mosaicos la ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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En este tipo de agricultura la producción primaria, medida en kg de alimento por hectárea, generalmente es superior a la que se obtiene en la agricultura campesina o indígena, debida fundamentalmente a la aplicación de tecnología avanzada, la cual requiere más inyección de corriente auxiliar de energía o subsidio de energía de energía en los agroecosistemas de la agricultura empresarial.

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elevada productividad biológica, no se debe a la utilización de maquinaria, sino a la utilización de fuerza de tracción animal y, sobre todo fuerza de trabajo humana. En esos lugares de Oaxaca, el campesino trabaja 10 horas diarias durante 6 días a la semana y utiliza la fuerza de trabajo de sus hijos y de la esposa, por lo que esa alta producción biológica descansa, lamentablemente, en la sobreexplotación del trabajo humano. En efecto, esta situación traducida en rendimiento agrícola por unidad de tiempo de trabajo invertido (por ejemplo kg de maíz producido por cada hora de trabajo invertido por cada persona) arroja un cociente bastante bajo. En otras palabras, agroecosistemas tradicionales con una elevada productivida primaria descansan sobre la base de una muy baja productividad del trabajo. En el caso de los agroecosistemas altamente tecnologizados el rendimiento agrícola por unidad de tiempo de trabajo invertido es bastante alto, es decir, la elevada productividad biológica descansa, entre otras cosas, sobre una alta productividad del trabajo. Los agroecosistemas presentan una gran diferencia con respecto a los ecosistemas naturales; los primeros se encuentran en una etapa de sucesión ecológica secundaria, es decir, en una etapa incipiente del desarrollo del ecosistema por la alteración brusca de la estructura de la comunidad biótica, provocada por el hombre.

En los agroecosistemas, hay una tendencia a acelerar y a agotar los ciclos biogeoquímicos elevando temporalmente la productividad primaria neta por razones como las siguientes:  en el agroecosistema la comunidad biótica total que participa en la aportación de nutrientes disponibles es bastante pequeña comparada con la del ecosistema maduro,  en los agroecosistemas, los ciclos biogeoquímicos son abiertos, es decir hay pérdida de nutrientes haber exportación de biomasa. ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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El hombre, para establecer sus cultivos agrícolas, elimina la vegetación original e impide que se restablezca, lo que produce cambios importantes en la cantidad total de nutrientes disponibles en el suelo y en su reciclamiento.

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 en los agroecosistemas la velocidad de intercambio de nutrientes entre la parte viva y la parte no viva de éste, es muy rápida debido a la cortedad de las redes alimenticias, y  en los agroecosistemas el papel del detritus (material orgánico muerto) en la regeneración de los elementos nutritivos no tiene mucha importancia, por la corriente auxiliar de energía a partir de suministro de fertilizantes. Esto implica que de continuar mucho tiempo el agroecosistema sin “entradas”, tal como ocurre con la mayoría de los ecosistemas, tarde o temprano disminuirá el “banco de nutrientes” en el suelo y el reciclado de los mismos. Esta es la razón principal por la que no puede haber agricultura intensiva si no se suministran externamente los elementos minerales extraídos.

El agroecosistema, entonces, es originado por la intervención del hombre y al presentar una estructura simplificada y frágil es, en cualquiera de sus grados de tecnificación, ecológicamente inestable. En ellos las poblaciones están especializadas y reguladas. El flujo de energía y los ciclos de nutrientes están dirigidos hacia la obtención de productos vegetales de interés. Al ser un sistema artificializado y especializado requiere de una constante intervención externa para mantener los procesos productivos y su productividad Debido a ello, estructuralmente resaltan un conjunto de características que distinguen a los agroecosistemas de los ecosistemas. Un cuadro comparativo que las resume, independientemente del grado de tecnificación que asuman, es el siguiente:

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Todas las acciones que conducen al retorno de las comunidades a las etapas iniciales de sucesión crean condiciones para que se eleve su productividad. Precisamente en esto se basa la agricultura desde tiempos remotos. Al arar los pastizales o al eliminar un bosque el hombre obliga al ecosistema a regresar a sus etapas iniciales pues las labores de labranza hacen que la comunidad retorne de nuevo a las etapas iniciales de la sucesión ecológica.

El ecosistema y el agroecosistema CARACTERÍSTICA

ECOSISTEMA

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AGROECOSISTEMA

El sol y otras como la energía humana, animal y mecánica y la Fuente de energía El sol energía contenida o invertida en varios tipos de insumos (fertilizantes, semillas, agua de riego, etc.). Lineal y reducida a uno o dos niveles Estructura trófica Redes alimenticias tróficos en los agroecosistemas complejas. modernos, y complejas en los policultivos tradicionales. Alta y por selección Baja en agroecosistemas de Diversidad de especies natural tecnología moderna, y mayor en policultivos de agricultura tradicional. En los agroecosistemas de Ciclos de materiales o Se reciclan en mayor unicultivos hay mayor pérdida de nutrientes. proporción. nutrientes, y en los policultivos se reciclan en mayor proporción. Control externo No hay. Depende del hombre fundamentalmente. Productividad primaria Media La tendencia es elevar la PPN. neta

CLASIFICACIÓN TECNOLÓGICA DE LOS AGROECOSISTEMAS

La clasificación se hace usando dos criterios o ejes: el eje espacio y el eje tiempo. El eje espacio se refiere a la parcela, a la variedad de especies cultivadas dentro de ella. El eje tiempo se refiere a los ciclos agrícolas, a la variedad de especies cultivadas a lo largo de ellos. Considerando la variedad de especies cultivadas dentro de la parcela las posibilidades extremas pueden ser: una sola especie o muchas especies. Por esta razón, las categorías son unicultivo (solamente

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La clasificación de los agroecosistemas que se expone a continuación se basa en el manejo que de la parcela y de los ciclos de cultivo se hace en cada explotación agrícola. La vigencia de este ordenamiento radica en su utilidad para describir muchas formas particulares de manejo presentes en la agricultura mexicana, tanto en la campesina como en la capitalista.

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cultivo está ocupando la parcela) y policultivo o multicultivo (muchos cultivos en la misma parcela). Tomando en cuenta la variedad de especies cultivadas en ciclos agrícolas continuos las posibilidades extremas pueden ser: siempre el mismo cultivo en ciclos agrícolas continuos (monocultivo) o cultivos diferentes en ciclos continuos (rotación). Una opción adicional puede ser ningún cultivo en el ciclo agrícola por lo que la parcela estaría en descanso. El ordenamiento de las categorías de esta clasificación es el siguiente: EJE

ESPACIO

 Unicultivo * Cultivos anuales. * Cultivos perennes  Policultivo o multicultivo * Intercalación o alternación. * Mosaico: huerto familiar, chinampas. * Asociación.

EJE

TIEMPO

* Cultivos anuales. * Cultivos perennes  Rotación * Simple * Compleja  Descanso * Barbecho * Repoblación (roza, tumba y quema) COMBINACIÓN

ESPAC IO

Y

TIEMPO

 Imbricación, relevo o sucesión.

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 Monocultivo

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EJE ESPACIO: Unicultivo. Es unicultivo cuando en la parcela hay una sola especie cultivada, pudiendo ser anual o perenne. Al haber cierta uniformidad en las características físicas de las plantas, se permite la mecanización de varias labores. Por esta razón es muy empleado en la agricultura capitalista. Policultivo o multicultivo. Es policultivo si en la parcela hay más de una especie cultivada anual o perenne, sea en forma regular, irregular o en una completa mezcla. El objetivo principal del policultivo es obtener estabilidad productiva y económica mediante la adaptación diferencial de las especies a las condiciones ambientales y la producción continua a lo largo del año. Esta modalidad forma parte de la diversificación productiva de una parcela o una región. De esta manera el comportamiento promedio del agroecosistema es más constante a los cambios del medio que si se sembraran sus componentes bajo unicultivo y se asegura una producción continua a través del tiempo convirtiéndose en una clase de seguro para la familia. Esta forma de manejo agrícola es muy difícil de mecanizar dada la falta de uniformidad en la disposición de los cultivos y en las características físicas de las plantas. Es utilizada en la agricultura campesina y demanda enormes cantidades de trabajo manual.

 A l t e r n a c i ó n: es cuando se siembra en la misma parcela una hilera o una franja con un cultivo y otra con otro cultivo, de manera repetida hasta llenar la parcela. Como ejemplos pueden citarse las alternaciones maíz-frijol, caña de azúcar-frijol, maguey-cebada, papaya-frijol, papaya-maíz, aguacate-frijol, etc.  De esta manera, se disminuye la competencia entre especies vegetales y se aprovecha mejor el suelo por el principio de la competencia de raíz que presenta cada especie. Además se forman barreras para evitar el ataque de plagas.  A s o c i a c i ó n: es una completa mezcla de los cultivos, no existiendo orden definido en cuanto a su disposición espacial. Ejemplos: maíz-frijol, maíz-calabaza, huertos familiares o ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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Si se toma en cuenta el arreglo o disposición espacial de los cultivos en la parcela se generan las siguientes subcategorías de policultivo:

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policultivos de café o una plantación de cacao. Una de sus principales ventajas es mayor productividad biológica total.  M o s a i c o: es siembra en mosaico cuando en la parcela hay varias especies cultivadas, en el mismo o en diferentes estados de desarrollo, establecida cada una en su respectiva subparcela, reduciendo de esta manera la competencia al mínimo. La característica común es la explotación intensiva del suelo al haber humedad suficiente o excesiva. Otra de las ventajas de estos sistemas se observa en la disminución de plagas en todos los cultivos. EJE TIEMPO: Monocultivo. Es monocultivo si a lo largo de los ciclos agrícolas se siembra el mismo cultivo. Esta forma de manejo se presenta en cultivos anuales pero sobre todo en cultivos perennes. La agricultura industrial ha fomentado el monocultivo porque se facilita la mecanización y el aumento de la producción; pueden emplearse los adelantos tecnológicos que disminuyen los costos de producción por unidad de producto. Ejemplos de monocultivo: la caña de azúcar, el maíz, el frijol, café a pleno sol, etc.

Descanso. Cuando no es posible la ocupación constante del suelo a lo largo de los ciclos agrícolas se practica el descanso. Las razones que llevan al descanso son permitir la recuperación de natural de la tierra: en su fertilidad, al esperar la época de lluvias o por escape temporal de plagas. Si el descanso es corto (meses, un año o dos años) se denomina barbecho. Si es más largo de manera que se permita el repoblamiento es roza, tumba y quema.

COMBINACIÓN

ESPAC IO

Y

T I E M P O:

Imbricación. Se le llama también cultivo de relevo o sucesión. Hay imbricación cuando en la misma parcela se cultivan dos o más especies, pero establecidas en diferentes fechas de siembra de manera que la ___________________________________________________________________________ Apuntes de Agronomía IV

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Rotación de cultivos. Se trata de rotación cuando en ciclos agrícolas continuos en la misma parcela, se siembran especies diferentes. Es rotación simple cuando sólo alternan dos especies y es compleja si en la rotación intervienen más de dos especies. Ejemplos de rotación: maízfrijol, soya-cártamo, etc.

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última etapa de uno de ellos se imbrica con la parte inicial del otro. La ventaja es un uso más intenso del suelo pero se demanda mayor cantidad de trabajo humano porque es difícil su mecanización. Ejemplos de cultivos imbricados: maíz-maíz, maíz-frijol, maíz-papa, tomate de cáscara-maíz, chile-maíz, maíz-jícama, rabanito-cebolla, etc.

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA PARA ESTA UNIDAD Emmel T. 1995. Ecología y Biología de Poblaciones. Ed. Interamericana. México. Márquez Sánchez F. 1976. Sistemas de Producción Agrícola. Universidad Autónoma Chapingo. Odum, E. 1989. Ecología. Ed. CECSA. México. Ondarza, R. N. 1995. Ecología, el Hombre y su Ambiente. Ed. Trillas. México. Ortiz V. B y Ortiz S. C. 1990. Edafología. UACh. México. Smith R. L. y Smith T. M. 2005. Ecología. Ed. Addison Wesley. España.

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Sutton D. B. 1995. Fundamentos de Ecología. Ed. Limusa. México.

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