En un ecosistema hay un trasiego continuo de materia y energía , apreciándose una serie de etapas en su funcionamiento:
a) captación de energía por el ecosistema y producción de materia orgánica (productores).
b) Utilización de la materia orgánica para obtener energía y formar la propia materia (consumidores).
c) Descomposición de la materia orgánica en compuestos inorgánicos (descomponedores).
d) Transformación de los compuestos inorgánicos en otros aprovechables para los productores (transformadores).
La energía y la materia en los ecosistemas:
La energía que necesita un ecosistema es proporcionada por el Sol (energía luminosa). De toda la que llega a la Tierra, parte se pierde por reflexión, dispersión y absorción en la atmósfera y sólo llega un porcentaje mínimo a la superficie terrestre y sólo parte de ella es aprovechada por los organismos fotosintéticos. En la fotosíntesis, la materia inorgánica (agua, dióxido de carbono y sales de nitrógeno) se transforma en energía química contenida en las moléculas orgánicas producidas. Esto lo hacen los productores.
La energía almacenada en los productores pasa a los consumidores primarios cuando se alimentan de ellos. Otro tanto ocurre con los consumidores secundarios. Todos los consumidores son heterótrofos.
La materia orgánica que toma un consumidor se usa en la respiración para producir energía, que se almacena en forma de ATP y parte se pierde en forma de calor. Otra parte le permite crear estructuras corporales. Otra parte no es digerida y formará los excrementos, que serán utilizados por los descomponedores y transformadores.
En cada nivel la parte de energía que se almacena en forma de materia orgánica es la que pasa al nivel siguiente. Por tanto, la cantidad de energía que pasa de un nivel trófico al siguiente es cada vez menor.
EL FLUJO DE ENERGÍA ES UN PROCESO UNIDIRECCIONAL ABIERTO.
En el paso de energía desde el Sol a lo largo de la cadena trófica hay una pérdida gradual de la misma en cada nivel. Se considera que el rendimiento energético es del 10% aproximadamente y que el resto se pierde en la respiración y funciones vitales en forma de calor. Esto condiciona que el número de eslabones de la cadena trófica sea limitado.
El ecosistema necesita un aporte continuo de energía y sigue un camino siempre en la misma dirección y sin retorno y por ello se habla de flujo de energía.
EL CICLO DE LA MATERIA ES UN PROCESO CÍCLICO CERRADO.
La materia que sirve de alimento a cada nivel trófico procede del nivel anterior. Los productores transforman la materia inorgánica del medio en materia orgánica gracias a la energía luminosa en la fotosíntesis. Parte de esta materia pasa a los consumidores primarios y sucesivamente de un nivel a otro. Los restos y desechos son usados por los transformadores y descomponedores, que los transforman en materia inorgánica que vuelve a ser usada por los productores.
La materia orgánica está formada por elementos químicos llamados bioelementos. Los más abundantes son el carbono, el oxígeno, el nitrógeno y el fósforo. Estos elementos pasan por los seres vivos, la atmósfera, la hidrosfera y el suelo llevando a cabo unos ciclos en los que participa tanto la materia viva como la inerte y se llaman ciclos biogeoquímicos.
CICLO DEL CARBONO
El carbono se encuentra en todos los compuestos orgánicos de los seres vivos.
El carbono inorgánico está en la naturaleza en tres depósitos:
a) en la atmósfera y disuelto en el agua en forma de dióxido de carbono.
b) en rocas carbonatadas como carbonatos.
c) en combustibles fósiles (carbón y petróleo).
Los productores toman el dióxido de carbono del agua o del aire y lo transforman en materia orgánica por fotosíntesis. Al ser devorados por los herbívoros, pasa a estos y después a los carnívoros. Los restos de todos los seres vivos sirven de alimento a los descomponedores y transformadores. El dióxido de carbono resultado de la respiración de todos los niveles tróficos pasa a la atmósfera.
Parte del carbono orgánico de los seres vivos después de transformaciones que llevaron millones de años dieron lugar a carbón y petróleo de cuya combustión se forma también dióxido de carbono que va a la atmósfera. Las emisiones volcánicas también liberan dióxido de carbono a la atmósfera.
Las rocas carbonatadas se formaron por la precipitación de dióxido de carbono disuelto en el agua y se forman los carbonatos. Parte de los carbonatos se disuelven en agua y liberan dióxido de carbono. Algunos organismos marinos utilizan el dióxido de carbono disuelto en el agua para formar sus conchas y caparazones de carbonato cálcico. Con el tiempo, estos restos se transformarán en rocas calizas, que constituyen la mayor reserva de dióxido de carbono.
CICLO DEL NITRÓGENO
El nitrógeno forma parte de moléculas tan importantes como las proteínas y los ácidos nucleicos.
El nitrógeno inorgánico en la naturaleza está en dos formas:
a) en la atmósfera. Sólo un pequeño grupo de organismos pueden usar el nitrógeno atmosférico directamente. Son bacterias fijadoras de nitrógeno que viven libres o asociadas por simbiosis a las raíces de plantas leguminosas.
b) en el suelo en forma de nitratos y nitritos.
Los productores asimilan el nitrógeno en forma de nitratos y por fotosíntesis lo incorporan a las proteínas (grupo amino de los aminoácidos). Las proteínas vegetales sirven de alimento a herbívoros que lo transforman en proteínas animales, que sirven de alimento a los consumidores secundarios. Los restos orgánicos son alimento de descomponedores y transformadores, que producirán de nuevo nitratos (nitrificantes) para el suelo o nitrógeno atmosférico ( desnitrificantes).
El nitrógeno llega al suelo por descargas eléctricas sobre el agua de lluvia que transforma el nitrógeno atmosférico en nitratos y por los organismos fijadores de nitrógeno.
Contesta las siguientes preguntas:
1. ¿Qué procesos producen aumento del dióxido de carbono atmosférico? ¿Y cuáles su disminución?
2. ¿Mediante qué procesos el carbono inorgánico pasa a orgánico? ¿Y viceversa?
3. Tradicionalmente en la agricultura se ha practicado rotación de cultivos, consistente en sembrar un año cereales y al año siguiente leguminosas y así sucesivamente. ¿Cuál crees que es la razón?
4. ¿Qué es la desnitrificación? ¿Qué organismos la llevan a cabo?
5. ¿Qué seres vivos usan los nitratos para fabricar proteínas y otros compuestos orgánicos?
5. Define los siguientes conceptos: ecología, ecosistema, biotopo, biocenosis, nivel trófico, cadena trófica, ciclos biogeoquímicos.
Pincha aquí para estudiar el ciclo del nitrógeno.
Pincha aquí para estudiar las sucesiones primarias y secundarias.
En esta animación puedes conocer la energía disponible en cada nivel trófico.
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