Como fluye la energía dentro de un ecosistema?

Como fluye la energía dentro de un ecosistema?
Los SERES VIVOS requieren MATERIA para sustituir sus tejidos y ENERGÍA para su
funcionamiento. Se establece un flujo de materia y energía en la que la materia y la
energía pasa de un eslabón a otro en una cadena alimentaria. La materia pasa del suelo a
las plantas y de éstas a los animales. Cuando la planta y el animal mueren vuelve al
suelo y es nuevamente utilizada por las plantas, previa a la desintegración a cargo de los
DESCOMPONEDORES. La materia realiza un Ciclo, es decir la misma materia vuelve
a ser utilizad muchísimas veces.
La ENERGÍA es captada por las PLANTAS (Productores) y pasa a los ANIMALES
(Consumidores). En la planta y en el animal la energía se disipa en forma de CALOR y
cuando las plantas y animales son desintegrados por los descomponedores (bacterias y
hongos), esa energía continúa disipándose y sale de la comunidad pero no se recupera
más. La energía no realiza ciclos, como en la materia, y no puede volver a ser utilizada.
Al realizar la FOTOSÍNTESIS, los vegetales absorben ENERGÍA LUMINOSA y la
transforman en ENERGÍA QUÍMICA, que los animales al ingerir los alimentos, la
introducen en su organismo. Esa Energía Química se transforma en ENERGÍA
CINÉTICA o Energía del MOVIMIENTO, ya que los animales y el hombre la utilizan
para volar, correr, caminar, saltar, etc. y en ENERGÍA CALÓRICA, que disipa el
cuerpo hacia la atmósfera en forma de vapor.
Ciclo del Agua
Representación esquemática del ciclo del agua
1) precipitación
Transporte a través de la atmósfera de las nubes hacia el interior con un
movimiento circular, como resultado de la gravedad, y perdida de su agua
cae en la tierra. Este fenómeno se llama lluvia o precipitación.
2) infiltración
El agua de lluvia se infiltra en la tierra y se hunde en la zona saturada,
donde se convierte en agua subterránea. El agua subterránea se mueve
lentamente desde lugares con alta presión y elevación hacia los lugares
con una baja presión y elevación. Se mueve desde el área de infiltración a
través de un acuífero y hacia un área de descarga, que puede ser un mar o
un océano.
3) transpiración
Las plantas y otras formas de vegetación toman el agua del suelo y la
excretan otra vez como vapor de agua. Cerca del 10% de la precipitación
que cae en la tierra se vaporiza otra vez a través de la transpiración de las
plantas, el resto se evapora de los mares y de los océanos.
4) salida superficial
El agua de lluvia que no se infiltra en el suelo alcanzará directamente el
agua superficial, como salida a los ríos y a los lagos. Después será
transportada de nuevo a los mares y a los océanos. Esta agua es llamada
agua de salida superficial.
5) evaporación
debido a la influencia de la luz del sol el agua en los océanos y los lagos se
calentará. Como resultado de esto se evaporará y será transportada de
nuevo a la atmósfera. Allí formará las nubes que con el tiempo causarán la
precipitación devolviendo el agua otra vez a la tierra.
La evaporación de los océanos es la clase más importante de evaporación.
6) condensación
En contacto con la atmósfera el vapor de agua se transformará de nuevo a
líquido, de modo que sea visible en el aire. Estas acumulaciones de agua en
el aire son lo que llamamos las nubes.
Ciclo Nitrógeno
El nitrógeno es una sustancia esencial para toda la vida en La Tierra. La mayor
parte del nitrógeno se encuentra en el aire en forma gaseosa, pero también se
puede encontrar nitrógeno en el agua y en el suelo en diferentes formas. Allí, será
descompuesto por bacterias y absorbido por plantes y animales.

Fijación
fijación
energía
permite
del Nitrógeno: Tres procesos desempeñan un papel importante en la
del nitrógeno en la biosfera. Uno de estos es el relámpago. La
contenida en un relámpago rompe las moléculas de nitrógeno y
que se combine con el oxígeno del aire.
Mediante un proceso industrial se fija el nitrógeno, en este proceso el hidrógeno y
el nitrógeno reaccionan para formar amoniaco, NH 3. Dicho proceso es utilizado por
ejemplo para la fabricación de fertilizantes.
Las bacterias nitrificantes son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico que utilizan las
plantas para llevar a cabo sus funciones. También algunas algas verde-azules son
capaces de fijar el nitrógeno atmosférico.

Descomposición: los animales obtienen nitrógeno al ingerir vegetales, en
forma de proteínas. En cada nivel trófico se libera al ambiente nitrógeno en
forma de excreciones, que son utilizadas por los organismos
descomponedores para realizar sus funciones vitales.

Nitrificación: es la transformación del amoniaco a nitrito, y luego a nitrato.
Esto ocurre por la intervención de bacterias del género nitrosomonas, que
oxidan el NH3 a NO2-. Los nitritos son oxidados a nitratos NO3- mediante
bacterias del género nitrobacter.

Desnitrificación: en este proceso los nitratos son reducidos a nitrógeno, el
cual se incorpora nuevamente a la atmósfera, este proceso se produce por
la acción catabólica de los organismos, estos viven en ambientes con
escasez de oxígeno como sedimentos, suelos profundos, etc. Las bacterias
utilizan los nitratos para sustituir al oxígeno como aceptor final de los
electrones que se desprenden durante la respiración. De esta manera el ciclo
se cierra.
Ciclo del fósforo
El fósforo es un elemento que se puede encontrar en las estructuras del ADN de los
organismos. El fósforo es el principal factor limitante del crecimiento para los
ecosistemas, porque el ciclo del fósforo está principalmente relacionado con el
movimiento del fósforo entre los continentes y los océanos. Al contrario que en el
ciclo del nitrógeno, en el del fósforo no hay fase gaseosa en el aire
La proporción de fósforo en la materia viva es relativamente pequeña, el papel que
desempeña es vital. Es componente de los ácidos nucleicos como el ADN, muchas
sustancias intermedias en la fotosíntesis y en la respiración celular están combinadas
con el fósforo, y los átomos de fósforo proporcionan la base para la formación de los
enlaces de alto contenido de energía del ATP, se encuentra también en los huesos y los
dientes de animales, incluyendo al ser humano.
La mayor reserva de fósforo está en la corteza terrestre y en los depósitos de rocas
marinas.

De las rocas se libera fósforo y en el suelo, donde es utilizado por las plantas
para realizar sus funciones vitales.

Los animales obtienen fósforo al alimentarse de las plantas o de otros
animales que hayan ingerido.

En la descomposición bacteriana de los cadáveres, el fósforo se libera en
forma de ortofosfatos (PO4H2) que pueden ser utilizados directamente por
los vegetales verdes, formando fosfato orgánico (biomasa vegetal), la lluvia
puede transportar este fosfato a los mantos acuíferos o a los océanos.
El ciclo del fósforo difiere con respecto al del carbono, nitrógeno y azufre en un
aspecto principal. El fósforo no forma compuestos volátiles que le permitan pasar de los
océanos a la atmósfera y desde allí retornar a tierra firme. Una vez en el mar, solo
existen dos mecanismos para el reciclaje del fósforo desde el océano hacia los
ecosistemas terrestres. Uno es mediante las aves marinas que recogen el fósforo que
pasa a través de las cadenas alimentarias marinas y que pueden devolverlo a la tierra
firme en sus excrementos. Además de la actividad de estos animales, hay la posibilidad
del levantamiento geológico de los sedimentos del océano hacia tierra firme, un proceso
medido en miles de años.
El hombre también moviliza el fósforo cuando explota rocas que contienen fosfato.
Ciclo del Oxigeno
El oxígeno molecular (O2) representa el 20% de la atmósfera terrestre. Este oxígeno
abastece las necesidades de todos los organismos terrestres que lo respiran para su
metabolismo, además cuando se disuelve en agua, cubre las necesidades de los
organismos acuáticos. En el proceso de la respiración, el oxígeno actúa como aceptor
final para los electrones retirados de los átomos de carbono de los alimentos. El
producto es agua. El ciclo se completa en la fotosíntesis cuando se captura la energía de
la luz para alejar los electrones respecto a los átomos de oxígeno de las moléculas de
agua. Los electrones reducen los átomos de oxígeno de las moleculas de agua. Los
electrones reducen los átomos de carbono (de dióxido de carbono) a carbohidrato. Al
final se produce oxígeno molecular y así se completa el ciclo.
Por cada molécula de oxígeno utilizada en la respiración celular, se libera una molécula
de dióxido de carbono. Inversamente, por cada molécula de dióxido de carbono
absorbida en la fotosíntesis, se libera una molécula de oxígeno.
Ciclo del carbono.
El carbono es un elemento muy importante, ya que es el bloque constructor de toda
la materia orgánica, incluyendo partes del cuerpo humano, tales como proteínas,
grasas, ADN y ARN. El carbono se encuentra principalmente en el aire como dióxido
de carbono, pero como parte del ciclo del carbono también puede encontrarse
disuelto en agua o almacenado en sedimentos.
Un 18% de la materia orgánica viva está constituida por carbono, la capacidad de
dichos átomos de unirse unos con otros proporciona la base de la diversidad molecular
así como el tamaño molecular. Por tanto el carbono es un elemento esencial en todos los
seres vivientes.
A parte de la materia orgánica, el carbono se combina con el oxígeno para formar
monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), también forma sales como el
carbonato de sodio (Na2CO3), carbonato cálcico (en rocas carbonatadas, como calizas y
estructuras de corales)

Los organismos productores terrestres obtienen el dióxido de carbono de la
atmósfera durante el proceso de la fotosíntesis para transformarlo en
compuestos orgánicos como la glucosa, y los productores acuáticos lo
utilizan disuelto en el agua en forma de bicarbonato (HCO3-).

Los consumidores se alimentan de las plantas, así el carbono pasa a formar
parte de ellos, en forma de proteínas, grasas, hidratos de carbono, etc.

En el proceso de la respiración aeróbica, se utiliza la glucosa como
combustible y es degradada, liberándose el carbono en forma de CO 2 a la
atmósfera. Por tanto en cada nivel trófico de la cadena alimentaría, el
carbono regresa a la atmósfera o al agua como resultado de la respiración.

Los desechos del metabolismo de las plantas y animales, así como los restos
de organismos muertos, se descomponen por la acción de ciertos hongos y
bacterias, durante dicho proceso de descomposición también se desprende
CO2.

Las erupciones volcánicas son una fuente de carbono, durante dichos
procesos el carbono de la corteza terrestre que forma parte de las rocas y
minerales es liberado a la atmósfera.

En capas profundas de la corteza continental así como en la corteza
oceánica el carbono contribuye a la formación de combustibles fósiles, como
es el caso del petróleo. Este compuesto se ha formado por la acumulación
de restos de organismos que vivieron hace miles de años.
Fotosintesis
La Fotosíntesis es un proceso
en virtud del cual los
organismos con clorofila,
como las plantas verdes, las
algas y algunas bacterias,
capturan energía en forma de
luz y la transforman en
energía química.
Prácticamente toda la energía
que consume la vida de la
biosfera terrestre —la zona
del planeta en la cual hay
vida— procede de la
fotosíntesis.
La fotosíntesis se realiza en dos etapas: una serie de reacciones que dependen
de la luz y son independientes de la temperatura, y otra serie que dependen de
la temperatura y son independientes de la luz.
La velocidad de la primera etapa, llamada reacción lumínica, aumenta con la
intensidad luminosa (dentro de ciertos límites), pero no con la temperatura. En
la segunda etapa, llamada reacción en la oscuridad, la velocidad aumenta con
la temperatura (dentro de ciertos límites), pero no con la intensidad luminosa.
Fase primaria o lumínica
La fase lumínica de la
fotosíntesis es una etapa en la
que se producen reacciones
químicas con la ayuda de la luz
solar y la clorofila.
La clorofila es un compuesto
orgánico, formado por moléculas
que contienen átomos de
carbono, de hidrógeno, oxígeno,
nitrógeno y magnesio.
Estos elementos se organizan en una estructura especial: el átomo de
magnesio se sitúa en el centro rodeado de todos los demás átomos.
La clorofila capta la luz solar, y provoca el rompimiento de la molécula de agua
(H2O), separando el hidrógeno (H) del oxígeno (O); es decir, el enlace químico
que mantiene unidos al hidrógeno y al oxígeno de la molécula de agua, se
rompe por efecto de la luz.
El proceso genera oxígeno gaseoso que se libera al ambiente, y la energía no
utilizada es almacenada en moléculas especiales llamadas ATP. En
consecuencia, cada vez que la luz esté presente, se desencadenará en la planta
el proceso descrito.
Fase secundaria u oscura
La fase oscura de la fotosíntesis es una etapa en la que no se necesita la luz,
aunque se realiza en su presencia. Ocurre en los cloroplastos y depende
directamente de los productos obtenidos en la fase lumínica.
En esta fase, el hidrógeno formado en la fase anterior se suma al dióxido de
carbono gaseoso (CO2) presente en el aire, dando como resultado la producción
de compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos; es decir, compuestos
cuyas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
Dicho proceso se desencadena gracias a una energía almacenada en moléculas
de ATP que da como resultado el carbohidrato llamado glucosa (C6HI2O6), un
tipo de compuesto similar al azúcar.
Después de la formación de glucosa, ocurre una secuencia de otras reacciones
químicas que dan lugar a la formación de almidón y varios carbohidratos más.
A partir de estos productos, la planta elabora lípidos y proteínas necesarios
para la formación del tejido vegetal, lo que produce el crecimiento.
Cada uno de estos procesos no requiere de la participación de luz ni de la
clorofila, y por ende se realiza durante el día y la noche. Por ejemplo, el
almidón producido se mezcla con el agua presente en las hojas y es absorbido
por unos tubitos minúsculos que existen en el tallo de la planta y, a través de
éstos, es transportado hasta la raíz donde se almacena. Este almidón es
utilizado para fabricar celulosa, el principal constituyente de la madera.
El resultado final, y el más trascendental, es que la planta guarda en su interior
la energía que proviene del Sol. Esta condición es la razón de la existencia del
mundo vegetal porque constituye la base energética de los demás seres
vivientes.
Por una parte, las plantas son para los animales fuente de alimentación, y, por
otra, mantienen constante la cantidad necesaria de oxígeno en la atmósfera
permitiendo que los seres vivos puedan obtener así la energía necesaria sus
actividades.
Si los químicos lograran reproducir la fotosíntesis por medios artificiales, se
abriría la posibilidad de capturar energía solar a gran escala. En la actualidad se
trabaja mucho en este tipo de investigación. Todavía no se ha logrado sintetizar
una molécula artificial que se mantenga polarizada durante un tiempo suficiente
para reaccionar de forma útil con otras moléculas, pero las perspectivas son
prometedoras.
Importancia biológica de la fotosíntesis
La fotosíntesis es seguramente el proceso bioquímico más importante de la
Biosfera por varios motivos:
1. La síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica se realiza
fundamentalmente mediante la fotosíntesis; luego irá pasando de unos seres
vivos a otros mediante las cadenas tróficas, para ser transformada en materia
propia por los diferentes seres vivos.
2. Produce la transformación de la energía luminosa en energía química,
necesaria y utilizada por los seres vivos
3. En la fotosíntesis se libera oxígeno, que será utilizado en la respiración
aerobia como oxidante.
4. La fotosíntesis fue causante del cambio producido en la atmósfera
primitiva, que era anaerobia y reductora.
5. De la fotosíntesis depende también la energía almacenada en
combustibles fósiles como carbón, petróleo y gas natural.
6. El equilibrio necesario entre seres autótrofos y heterótrofos no sería posible
sin la fotosíntesis.
Se puede concluir que la diversidad de la vida existente en la Tierra depende
principalmente de la fotosíntesis.