Los componentes clave de los ecosistemas artificiales: una visión general

Introducción a los ecosistemas artificiales: concepto y definición

Los ecosistemas artificiales, son ambientes específicos creados por el ser humano. Estos espacios comparten algunas características de los ecosistemas naturales, como los componentes, las interacciones y la existencia de una cadena trófica.

Los factores bióticos, es decir, animales, plantas y microorganismos; y los factores abióticos, como el aire, el agua, el suelo y el calor del sol son generalmente muy parecidos a los encontrados en un medio ambiente natural.

Las interacciones de los organismos interdependientes que componen los ecosistemas artificiales son similares a las que existen en los ecosistemas naturales. Se establecen cadenas alimenticias, hay corrientes energéticas y de nutrientes y descomposiciones, con la diferencia de que algunos procesos son controlados y estimulados por el ser humano.

Explorando los diferentes tipos de ecosistemas artificiales

Cuando se utiliza la palabra ecosistema usualmente pensamos en entornos naturales en los que factores bióticos y abióticos se relacionan de forma natural y espontánea. Sin embargo, los ecosistemas artificiales existen desde hace muchos años.

Los ecosistemas artificiales existen simultáneamente en la naturaleza, ya que no siempre se trata de entornos aislados, o con límites físicos que lo separen por completo del espacio natural circundante. Hay excepciones, como los invernaderos, los diques o los acuarios. Pero si hablamos de un jardín doméstico o un parque es difícil decir que están aislados del entorno, ya que comparten la misma luz y atmósfera.

Los ecosistemas urbanizados, por su parte, suelen estar inmersos en una zona otrora natural que por lo general conserva algunas especies de insectos o aves, que pasan a interactuar o adaptarse al nuevo ecosistema artificial. Aunque carecen de la variada diversidad biológica de un medio ambiente natural. Los tipos más conocidos de ecosistemas artificiales son:

Jardines y parques:

Son ejemplos muy clásicos. Están diseñados para albergar vida silvestre, normalmente aves, insectos y pequeños mamíferos. Además de proporcionar espacios verdes y espacios para el esparcimiento, sirven para proteger algunas especies dentro de las ciudades.

Granjas y áreas de cultivo:

Este tipo de ecosistema artificial es manipulado por los seres humanos para cultivar y criar especies vegetales y animales, respectivamente. Su finalidad principal es obtener alimentos, materias primas y otros productos. Como podemos notar, su finalidad es productiva, aunque también contribuyen a la preservación de algunas especies de aves.

Los ecosistemas para el desarrollo de la agricultura sostenible aportan también un espacio para la preservación de algunos insectos y microorganismos importantes para el equilibrio ecológico.

Áreas Urbanas:

Este tipo de ecosistema artificial está dominado por las estructuras artificiales, como el concreto. Albergan vida y muchas especies, desde palomas, ratas, árboles, flores y pequeños mamíferos y aves que se han adaptado progresivamente a las condiciones del entorno humanizado.

Las reservas naturales y los zoológicos:

Son espacios gestionados por los seres humanos y su finalidad se relaciona con la protección y cuidado de especies concretas. Debido a su objetivo de conservación, las condiciones suelen imitar al ecosistema natural, para ofrecer condiciones parecidas a las que cada especie disfrutaría en su entorno natural.

Los componentes clave de los ecosistemas artificiales: una visión general

Los componentes claves de cualquier ecosistema son los bióticos y los abióticos, además de las interacciones, la cadena trófica y la influencia humana. Los componentes abióticos son modificados por el ser humano y se ven afectados por el uso de fertilizantes y algunos tipos de contaminación.

Una característica que distingue a los ecosistemas artificiales es que las fuentes de energía suelen ser artificiales; por ejemplo, las calderas, la iluminación o la calefacción de fuentes eléctricas.

• Factores bióticos: son las especies vegetales, animales y microorganismos que habitan el ecosistema.
• Factores abióticos naturales: son los elementos que provienen de la naturaleza, como la luz solar, el suelo (en algunos casos), el agua proveniente de tuberías o la lluvia, el aire y el clima natural.
• Factores abióticos artificiales: incluye las estructuras artificiales construidas por el ser humano, las fuentes de energía artificiales y algunos dispositivos de control o gestión. Se refiere a las viviendas, puentes, diques, invernaderos, entre otros.

Cómo crear ecosistemas artificiales: métodos y técnicas

Un ecosistema artificial es creado o modificado por la acción humana. Dependen prácticamente de la intervención de los humanos, pudiendo controlar las condiciones del suelo, el clima, la disposición de algunos recursos y hasta la presencia o desaparición de algunos organismos.

Los métodos y técnicas para crear estos ecosistemas dependen de la finalidad del mismo. Generalmente se crean para determinar las condiciones ambientales necesarias para el fin propuesto. Se requiere de dos elementos principales:

• Biocenosis: se refiere al conjunto de seres vivos. Pueden ser plantas, animales, bacterias u hongos.
• Biotopo: es el espacio físico modificado. Es el ambiente creado, con condiciones ambientales adecuadas para el desarrollo y sostén de la vida.

El papel de la tecnología en la creación de ecosistemas artificiales

Los ecosistemas humanizados o artificiales, poseen estructuras y condiciones diferentes a las que presentan los ecosistemas naturales. Muchos son creados para satisfacer necesidades humanas, como la producción de alimentos, generación de energías, fibras, insumos, recreación, entre otras. Esto hace que la gestión de los ecosistemas artificiales más complejos sea realizada mediante dispositivos tecnológicos.

Los sistemas de monitoreo se han convertido en herramientas tecnológicas muy valiosas, se aplican sensores para medir la humedad, la calidad del agua, la temperatura y otros parámetros importantes para preservar las condiciones ideales para la vida, ya que los datos se analizan para prevenir o resolver problemas.

Actualmente se utilizan drones y satélites para recopilar información sobre las condiciones ambientales mediante imágenes de alta resolución que muestran alteraciones como la erosión de los suelos, cambios en la vegetación o la presencia de especies invasoras.

Otro aporte de la tecnología en el desarrollo de los ecosistemas artificiales proviene de la ingeniería ambiental, la cual contribuye al desarrollo de espacios vitales con el desarrollo de sistemas de tratamientos de aguas, ofreciendo alternativas para resolver los problemas ambientales y la contaminación y proyectando soluciones para la degradación de los ecosistemas.

Ventajas y desafíos de los ecosistemas artificiales

Las ventajas de los ecosistemas artificiales:

• Pueden sustituir o complementar ecosistemas degradados o alterados por el daño ambiental.
• Se pueden ubicar en diferentes lugares.
• Pueden ayudar a restaurar la biodiversidad en áreas industriales y urbanas.
• Son una valiosa herramienta para preservar especies en peligro de extinción.
• Pueden ser utilizados para el despliegue de programas de educación ambiental, ofreciendo la experiencia y cercanía necesarias para el cambio de conciencia.
• Proporcionan servicios ecosistémicos, como la captura de carbono, la producción de oxígeno, entre otros.

Los grandes retos provienen de la necesidad de reducir los costos en la creación de ecosistemas humanizados, algunas limitaciones funcionales que provienen del entorno, la poca resistencia que presentan algunos ecosistemas debido a las condiciones ambientales circundantes, la erosión del suelo y la pérdida progresiva de la biodiversidad.

Ecosistemas acuáticos artificiales: construyendo hábitats en el agua

Como ya hemos definido, la creación de ecosistemas humanizados depende del objetivo. Hay casos en los que se incluyen elementos naturales como agua y rocas y en otros casos, se pueden incluir estructuras artificiales como puentes, estanques o plantas artificiales para imitar el entorno natural. Algunos ecosistemas artificiales acuáticos son:

Embalses:

Son comunes en la construcción de plantas hidroeléctricas, se crean al cerrar el cauce de un río. Esta influencia humana modifica el ecosistema preexistente, el ecosistema terrestre, se convierte en acuático al ser inundado y se combina con el ecosistema lótico existente en el río contenido de forma artificial y pasa a ser un ecosistema léntico.

Los arroyos:

Se crean a partir de un río o un lago, pueden provenir de una fuente natural o ser bombeada de forma artificial. Estos se crean cavando cauces predeterminados y asegurando la pendiente adecuada para su fin. Los cauces creados se cubren con piedras para que no se modifique el cauce con el paso del agua.

En estos ecosistemas se agregan microorganismos, algas y plantas acuáticas para atraer insectos y especies de aves, reptiles y mamíferos. Si el agua proviene de una fuente natural incluirá pequeñas especies de crustáceos y peces del ecosistema original.

Los acuarios:

Son muy comunes en hogares y centros de recreación. En ocasiones son creados por acuicultores para producción alimentaria y en otras solo tienen un fin ornamental. Pueden crearse con agua salada o dulce en tanques de vidrio espaciosos o reducidos de acuerdo a su objetivo.

Por lo general se proveen de filtros, plantas naturales o artificiales, peces, corales, anémonas, crustáceos, moluscos, fitoplancton y zooplancton.

Las presas:

Las represas o presas son creadas sobre ríos y se usan para almacenar agua y enfrentar periodos secos. Muchas contribuyen a la generación de electricidad, mantener el agua en condiciones apropiadas requiere que se agreguen algunas especies de plantas acuáticas y peces.

Algunos microorganismos, plantas y animales son imprescindibles para regular la población de insectos y anfibios en estos ecosistemas.

Las Piscifactorías:

Son conocidas como granjas de peces, su finalidad es la reproducción de especies concretas usualmente para el consumo humano o la venta de especies ornamentales. Suelen crearse en estanques artificiales pequeños excavados en el suelo.

Humedales artificiales:

Se crean con diferentes propósitos, uno de ellos es descargar aguas residuales sin tratar. También funcionan para contener aguas pluviales, residuos agrícolas o industriales. En general reducen los niveles de nutrientes en hábitats de vida silvestre.

Ecosistemas terrestres artificiales: recreando la biodiversidad

Algunos ecosistemas artificiales terrestres son:

Los Invernaderos:

Se crean para proteger algunas especies de las condiciones climáticas naturales. Suelen contener un micro clima adaptado. Se utilizan para cultivar plantas, atrapan el calor para mantener una temperatura y humedad constantes.

Los Zoológicos:

Estos ecosistemas se crean para albergar vida animal y vegetal, ofreciéndoles condiciones similares a las de su hábitat natural.  Todos los componentes son seleccionados por los humanos. Sin embargo, suelen autoincluirse otras especies del entorno natural.

Los terrarios:

Se crean en pequeños recipientes de vidrio. Se agregan tierra, piedras, plantas, musgos, líquenes o cualquier especie vegetal que pueda sobrevivir en las condiciones de humedad de un terrario. Es muy popular ya que ofrece una vista agradable y ofrece la sensación de poseer un espacio de vida controlado.

Los campos de cultivo:

Su propósito principal es producir alimentos de origen vegetal. Son los más importantes ecosistemas artificiales. Anteriormente se dedicaban a un solo cultivo, pero ahora suelen ser ecosistemas complejos con rotación de cultivos, que involucran la preservación de algunas especies animales y una visión más sostenible a largo plazo.

Ecosistemas urbanos artificiales: naturaleza en la ciudad

Los ecosistemas urbanos se construyen sobre otros ecosistemas, por lo que se consideran muy dañinos para el entorno natural. No suelen ser productivos ya que consumen materia y energía extraída de ecosistemas preexistentes.

Son generadores de contaminación ambiental y graves problemas ambientales como el cambio climático y los gases de efecto invernadero. Afectan notablemente a los ecosistemas cercanos, por lo que se habla cada vez más de la necesidad de desarrollar la arquitectura sostenible o ciudades verdes.

Los parques:

Los parques se pueden incluir entre los ecosistemas urbanos artificiales y su fin es ofrecer recreación. Muchos parques nacionales y parques turísticos contienen una gran biodiversidad. El turismo sostenible garantiza la preservación de estos espacios y su biodiversidad, por lo que es una propuesta cada vez más deseada por los gobiernos.

Los jardines:

Son ecosistemas de tamaño variable, pueden ser domésticos o botánicos. Es posible crearlos en un balcón, terraza, patio o sobre el suelo directamente. Los jardines urbanos son más grandes y suelen ser un atractivo turístico o un reservorio de especies vegetales foráneas o endógenas.

Ecosistemas artificiales en espacios cerrados: el potencial de los ambientes controlados

El ser controlado, es la característica principal de un ecosistema artificial. Los elementos y condiciones pueden ser modificados a conveniencia de los objetivos del ecosistema.  Otras de sus cualidades es que puede requerir fuentes de energía artificiales además de la luz solar.

Poseen un gran potencial frente a las diversas problemáticas que han surgido debido a la contaminación y la consecuente pérdida de la biodiversidad vegetal y animal. Zoológicos y jardines botánicos han pasado a ser una forma de proteger a ciertas especies en vías de desaparecer debido al impacto de las actividades humanas.

Sin embargo, las técnicas intrusivas pueden afectar a la par el sostenimiento natural de los ecosistemas aledaños. En resumen, este es un tema que debe estudiarse con mayor detenimiento, especialmente n lo que se refiere a los ecosistemas creados con fines productivos.

Estos espacios no pueden ser vistos como una solución mágica frente a las amenazas ambientales latentes a nivel global. La mejor forma de enfrentar el cambio climático es la protección de los ecosistemas naturales y el desarrollo de actividades productivas sostenibles.

Ecosistemas artificiales y conservación de especies en peligro de extinción

Algunos ejemplos de la ayuda que pueden brindar los ecosistemas artificiales frente a la pérdida de la biodiversidad y la conservación de las especies en peligro de extinción son:

Biosfera 2:

Este ecosistema artificial se construyó en Arizona en 1990. Fue creado con el objetivo de imitar el ambiente terrestre y ofrecer un hábitat para las personas. Contiene zonas de climas y condiciones variadas, desde un desierto hasta un pequeño océano.

Se utilizó para estudiar las relaciones y las interacciones entre distintas especies y entre ellas y los elementos del ambiente. Lo que ha derivado en información relevante para prevenir y resolver problemas ambientales presentes y futuros.

El Parque Nacional Islas del canal:

Es un ecosistema artificial diseñado con el fin de reintroducir especies nativas de la Isla del canal en la ciudad de California. Estas especies han sido desalojadas de las islas por causa de la actividad humana. La flora y fauna resultó tan afectada que casi se extingue.

Actualmente este parque tiene la presencia de una extensa variedad de especies animales y vegetales, y algunas de ellas aún se encuentran en riesgo de desaparecer.

Otro ejemplo de la contribución de los ecosistemas artificiales lo podemos encontrar en la hidroponía, aunque es un modelo poco conocido es muy valioso cuando no existen tierras cultivables o estas no son aptas para cultivar algunas especies vegetales.

Este método reduce el uso de pesticidas y fertilizantes, y reduce la huella de carbono, lo que ayuda a proteger la vida natural y reduce la degradación de otros ecosistemas cercanos.

Los ecosistemas artificiales como herramienta de investigación científica

Como herramienta de investigación científica los ecosistemas artificiales permiten una relación más directa con los efectos, las causas y consecuencias de la alteración de los componentes sistémicos, bien sea por acción humana o por causas naturales, como la erosión.

Además de ser una forma de adaptación de los humanos al ambiente, su creación es una forma de satisfacer necesidades humanas sin aumentar el deterioro ambiental.

Muchos ecosistemas tienen un gran valor desde la visión científica y educativa porque permiten conocer mejor cómo funcionan los factores bióticos y abióticos, lo que favorece la certidumbre científica sobre algunos procesos y cambios ambientales bajo ciertas condiciones que, al ser controladas ofrecen mejores evidencias.

El papel de la bioingeniería en la creación de ecosistemas artificiales.

La bioingeniería o ingeniería biológica aplica conceptos y métodos basados en la física, la química y la matemática para ofrecer soluciones frente a problemáticas de las ciencias relacionadas con la vida.

Estos conocimientos han sido claves para el desarrollo de ecosistemas artificiales, ya que permiten organizar, estructurar y prever las condiciones más apropiadas para que sean creaciones sistémicas sostenibles.

Los métodos de la bioingeniería se utilizan para estudiar numerosos aspectos de los organismos vivos y resolver problemas en los sistemas biológicos, con los aportes de esta disciplina se aplica la tecnología en sistemas biológicos para la producción de alimentos, la modificación o creación de ecosistemas, también incluye aportes de la ingeniería genética.

Ecosistemas artificiales y su impacto en la sostenibilidad ambiental

Al ser diseñados para imitar hábitats naturales o sustituirlos, estos ecosistemas pueden ofrecer un espacio para preservar algunas especies y también son un punto de partida para la conservación de la biodiversidad y la investigación científica, permitiendo la investigación de la conducta de animales y plantas bajo condiciones controladas.

Cómo los ecosistemas artificiales pueden contribuir a la restauración de ecosistemas naturales

Restaurar ecosistemas naturales es posible a partir de la creación de ecosistemas artificiales, esto favorece la recuperación de hábitats degradados o destruidos. También puede asegurar la protección de ecosistemas que permanecen intactos aun frente al impacto ambiental de los humanos.

En ocasiones, estos ecosistemas humanizados pueden ofrecer una biodiversidad abundante y balanceada en número y variedad, lo que promete una población sana y fértil que permita perpetuar algunas de estas especies.

El proceso de restauración puede producirse en ecosistemas artificiales, mediante la siembra de especies que se desean recuperar o reduciendo los factores que afectan el desarrollo de algunas formas de vida y que por cualquier factor no pueden restaurarse por sí mismas.

En ocasiones hay ecosistemas naturales que ya no pueden recuperarse de forma autónoma, como en el caso de los suelos degradados o algunos bosques que ya han perdido muchas especies de árboles y la riqueza de sus suelos. Para estos casos, la creación de ecosistemas específicos para el cultivo es ideal. Por ejemplo, los jardines botánicos y los campos de cultivo basados en métodos sostenibles.

La importancia de la diversidad en los ecosistemas artificiales.

En los ecosistemas humanizados existe un tipo concreto de biodiversidad. Esta biodiversidad artificial es el producto de la intervención de los humanos.

Son el producto de condiciones controladas, donde la mayoría de los componentes son manipulados por personas, desde las condiciones del suelo, la lluvia, la inclusión controlada de organismos y microorganismos, se adecuan a los objetivos perseguidos al crear el ecosistema.

En este panorama, las cadenas alimentarias son muy sencillas y generalmente no están completas, como sucede en la naturaleza. Muchas veces, el ser humano se encuentra en la cúspide y consume algunas de estas especies.

En estos ecosistemas la biodiversidad no presenta sucesión ecológica. Es decir, la biodiversidad artificial no suele ser sostenible a largo plazo, debido principalmente a los contaminantes que resultan del uso de combustible fósil y la necesidad de acudir a fuentes de energía no renovables.

Ecosistemas artificiales y agricultura sostenible: una combinación prometedora

Aplicar la sostenibilidad en la agricultura significa que las prácticas agrícolas ecológicas se basan en las innovaciones científicas y tecnológicas mediante las cuales se hace posible producir alimentos sin aumentar el daño ambiental.

Esta agricultura respetuosa del suelo, el aire y el agua es una muestra de respeto hacia los entornos naturales, la salud de otros seres vivos y del medio ambiente. Es cada vez más común el desarrollo de ecosistemas artificiales para desarrollar la agricultura sostenible.

En estos ecosistemas agrícolas, se toman en consideración factores relevantes como la conservación y uso sostenible de los recursos naturales, la adaptación de ciclos naturales biológicos, el desarrollo rural y las mejoras en la calidad de vida de todas las especies involucradas, especialmente de los seres humanos.

Ecosistemas artificiales en entornos marinos: protección de los océanos

La idea de crear ecosistemas artificiales para la recuperación de las especies y el ecosistema oceánico alcanza cada vez más popularidad. Se han unido muchos esfuerzos para desarrollar espacios que ayuden a recuperar algunas condiciones básicas para la biodiversidad oceánica.

Los arrecifes artificiales surgieron en Japón, en el siglo XVIII, desde 1830 se comenzaron a desarrollar en EEUU. Los resultados que se han obtenido en relación a la investigación científica y la práctica propiciaron que muchos países comenzaran a desarrollar ecosistemas acuáticos artificiales en el lecho marino.

Los ecosistemas artificiales en entornos marinos son una nueva estrategia para la conservación y restauración de los ecosistemas marinos, permiten restaurar la biodiversidad y reducen la presión sobre zonas en las que se ha realizado sobre explotación de los recursos.

Ecosistemas artificiales en espacios urbanos: integrando la naturaleza en la vida cotidiana

Los ecosistemas artificiales en los entornos urbanos adquieren mayor presencia y valor dentro de la cotidianidad. Pueden ser una forma efectiva para recuperar y mantener el necesario equilibrio natural de todo el planeta.

Uno de los ecosistemas artificiales urbanos más grande del mundo es el Jardín Botánico de Singapur, en el cual se encuentran miles de especies vegetales, con muestras de adaptaciones en diferentes zonas climatizadas, como selva tropical, preservando algunas especies que estaban a punto de desaparecer.

Es un hermoso ejemplo de que los ecosistemas humanizados ofrecen alternativas para asegurar la protección de la vida natural en peligro de extinción y la posibilidad de un mundo naturalmente sostenible.

El futuro de los ecosistemas artificiales: innovaciones y perspectivas

Los ecosistemas artificiales son imprescindibles si queremos asegurar la supervivencia de todas las especies a largo plazo. Esto se aplica tanto a los bosques y ríos, como a las grandes ciudades.

Pero entre los desafíos que se vislumbran, el mayor reto es mantener el preciado equilibrio entre la satisfacción de las necesidades humanas y las condiciones necesarias para que se preserve la biodiversidad.

Una postura más realista, desde la perspectiva científica apunta a que es prácticamente imposible crear ecosistemas artificiales que sean estables y se mantengan eficientes en el tiempo. Las variaciones en los componentes biológicos y el flujo de gases son factores difíciles de controlar en un ecosistema aislado y ambos son esenciales para la vida.

Un ecosistema artificial requiere equilibrio y es muy sensible frente a las alteraciones en el equilibrio ecológico, haciendo que los más pequeños y cerrados sean extremadamente frágiles, demostrando que la naturaleza posee recursos y una fuerza intrínseca difíciles de igualar.