TEMA 4 - NATURALESBIOGEO2011

CIRCULACIÓN DE MATERIA Y ENERGÍA EN EL
ECOSISTEMA
1. INTROCUCCIÓN
La biosfera es el conjunto formado por todos los seres vivos que habitan la Tierra.
Desde un punto de vista termodinámico se le puede considerar un sistema abierto.
Un ecosistema es un sistema natural integrado por componentes vivos y no vivos que
interactúan entre sí. La parte biótica de un ecosistema se denomina comunidad o
biocenosis y la parte abiótica el biotopo.
La exosfera sería el ecosistema formado por todos los ecosistemas terrestres del que la
biocenosis sería la biosfera.
Los biomas son los diferentes ecosistemas que hay en la Tierra.
2. RELACIONES TRÓFICAS
Un ecosistema podemos considerarlo como un sistema cerrado en el que hay entrada y
salida de energía y un flujo contínuo de materia y energía a través de los componentes
de su biocenosis. Las relaciones tróficas representan el mecanismo de transferencia
energética de unos organismos a otros en forma de alimento. Se suelen representar
mediante las cadenas tróficas que unen mediante flechas los diferentes eslabones o
niveles tróficos. Estos son: los productores, los consumidores y los descomponedores.
 Los productores constituyen el premier nivel trófico y son los organismos autótrofos,
capaces de sintetizar materia orgánica a partir de materia inorgánica. Los principales
son los organismos fotosintéticos que utilizan la energía lumínica para estas
transformaciones. Los quimiosintéticos son los que utilizan la energía de la
oxidación de materia inorgánica.
 Los consumidores son organismos heterótrofos que utilizan la materia orgánica para
llevar a cabo sus funciones vitales. La energía la obtienen por oxidación de esta
materia orgánica.
 Los descomponedores forman un tipo especial de organismos que se encargan de
transformar la materia orgánica en sales minerales con lo que cierran el ciclo de la
materia.
3. EL FLUJO DE ENERGÍA Y MATERIA EN LOS ECOSISTEMAS
Analizando las relaciones entre los componentes de un ecosistema se observa que entre
ellos hay un flujo de materia y de energía debido a las relaciones tróficas que se
establecen entre ellos. De acuerdo con estas relaciones diferenciamos los organismos
productores, los consumidores y los descomponedores.
 EL FLUJO DE MATERIA
La materia fluye en los ecosistemas en el mismo orden que la energía, sitien aquí el
flujo es cíclico. Los productores transforman la materia inorgánica en orgánica que
posteriormente es utilizada por los consumidores. Por último los descomponedores
transforman la materia orgánica en inorgánica. Esta materia inorgánica es la que toman
los productores, cerrando el ciclo.
 EL FLUJO DE ENERGÍA
Los intercambios de energía en los ecosistemas se rigen por las leyes de la
termodinámica:
 La primera ley dice que la energía no se crea ni se destruye sino que sólo se
transforma. Por ello toda la energía química que poseen los seres vivos en el
ecosistema procede de la energía solar que aprovechan las planta en la fotosíntesis.
 En todo intercambio de energía hay una parte que se transforma en energía calorífica
poco útil, dicho de otro modo en todo intercambio de energía hay un aumento de la
entropía. Ello es una de las razones que explica que el paso de un nivel trófico a otro
solo se paroveche un 10 % de la energía inicial.
El flujo de energía se inicia en los productores que transforman la energía luminosa de
la luz en energía química a través del proceso de la fotosíntesis. Parte de esta energía
química queda almacenada en las biomoléculas que componen los productores y otra
parte es utilizada en la respiración. Los consumidores toman estas biomoléculas a través
de la nutrición. De nuevo los consumidores almacenarán parte de esta energía en las
biomoléculas que sintetizan y otra la consumen en la respiración. Finalmente los
descomponedores transforman la energía contenida en los restos de seres vivos en
materia inorgánica gastando con ello el resto de energía que inicialmente habían
introducido en el ecosistema los productores. Por ello se dice que el flujo de energía es
unidireccional.
4. PARÁMETROS TRÓFICOS
 La biomasa. Es la cantidad en peso de materia orgánica viva o muerta de
cualquier nivel trófico o de cualquier ecosistema. Se mide en kilogramos aunque
frecuentemente se expresa en unidades de energía (un gramo de materia orgánica
equivale a 4 o 5 kilocalorías). Suele hacerse referencia a la cantidad de biomasa
por unidad de superficie o volumen. gC/cm2, kgC/m2, etc.
 La producción es la cantidad de energía que fluye por cada nivel trófico. Se
expresa en gC/m2 .día. , kcal,/ha . año, julios o vatios y se puede cuantificar de
diversos modos.
 Producción primaria que es la energía fijada por los productores.
 Producción secundaria que es la energía fijada por el resto de los niveles
tróficos.
 Producción bruta (Pb) cantidad de energía fijada por unidad de tiempo.
 Producción neta (Pn) cantidad de energía almacenada en cada nivel por
unidad de tiempo. Se obtiene restando a la producción bruta la respiración.
 La producción La productividad que es la relación entre la producción neta y la
respiración. Indica la velocidad con la que se renueva un nivel trófico.
El tiempo de renovación es la relación entre la biomasa y la producción neta. Nos
informa del tiempo que tarda en renovarse un nivel trófico.
La eficiencia representa el rendimiento de un nivel trófico o de un sistema y se
calcula por el cociente entre salidas y entradas.
5. LAS PIRÁMIDES ECOLÓGICAS
Es una representación de los distintos niveles tróficos del ecosistema. Cada nivel trófico
viene representado por una barra cuyo tamaño es proporcional a la cantidad de ese nivel
trófico en el ecosistema. Diferenciamos las pirámides de energía, de biomasa y de
números.
6. LOS FACTORES LIMITANTES
Liebig, en el siglo XIX, estableció que el crecimiento de una especie vegetal se ve
limitado por un único elemento que se encuentra en cantidad inferior a la mínima
necesaria, actuando como factor limitante. Los factores limitantes pueden ser factores
como la luz, la temperatura o la humedad. También la concentración de elementos como
fósforo, nitrógeno, calcio, potasio, etc.
7. LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
El flujo de materia lo podemos concretar en los diferentes ciclos biogeoquímicos como
son :
- Ciclo del oxígeno.
- Ciclo del carbono.
- Ciclo del nitrógeno.
- Ciclo del fósforo.
- Ciclo del azufre.