viernes, 12 de agosto de 2011
jueves, 11 de agosto de 2011
La materia y la energía en los ecosistemas
 | LA MATERIA Y LA ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS |
Todos los individuos que pertenecen a una misma especie y habitan en un área determinada forman una población. Por lo general, las poblaciones tampoco viven aisladas. El conjunto de poblaciones que comparten un territorio y establecen relaciones entre sí se denomina comunidad o biocenosis. Le territorio ocupado por una biocenosis y que presenta unas características físicas y climáticas propias se denomina biotipo. El conjunto formado por la biocenosis (seres vivos) y el biotipo (medio físico) que ocupa se llama ecosistema. Sin embargo, al hablar de ecosistema se hace referencia principalmente a las relaciones que establecen los individuos que comparten la comunidad entre estos y los factores que forman el biotipo.(1) Niveles de organización de un ecosistema Los ecosistemas no tienen límites definidos. El ecosistema más amplio es la ecosfera, que abarca toda la Tierra, y su biocenosis es la biosfera.(1)  Todo ecosistema está formado por dos componentes: uno, el biotipo, que puede ser acuático o terrestre y que constituye el medio físico del segundo, la biocenosis, integrada por todos los seres vivos. (1) Todo aquello que caracteriza a los componentes de un ecosistema se denomina factor. Los factores se clasifican en :
El medio físico. Factores abióticos. Se pueden clasificar en:
En la selva húmeda tropical, existe competencia por la luz, para captar la mayor cantidad de luz posible las plantas poseen hojas de gran tamaño. (1) Los seres vivos. Factores bióticos. En un ecosistema los seres vivos no viven aislados sino que se relacionan unos con otros, dando lugar a diversas asociaciones:
  Colonia de coral
  Banco de peces
 Panal de abejas
  Las plantas de un bosque compiten por la luz
 El camaleón es el depredador y el insecto la presa
 Un liquen es el resultado de la simbiosis entre un alga y un hongo
 Cuscuta: planta que se alimenta de otras sobre las que vive.
 El tiburón proporciona alimento y protección al pez rémora
 El cangrejo ermitaño vive dentro de conchas de moluscos vacías Todos los seres vivos necesitan materia y energía para llevar a cabo sus funciones vitales. Toda la energía utilizada por los seres vivos proviene del Sol, está energía es consumida y ya no volverá a ser utilizada por los seres vivos, por eso se dice que la energía que atraviesa un ecosistema es unidireccional, es decir, fluye en una sola dirección. La materia orgánica procedente de restos y cadáveres de seres vivos es transformada por algunos microorganismos en materia inorgánica. Esta materia es consumida por los seres autótrofos y heterótrofos. A su vez, cuando estos mueren, sus restos son de nuevo transformados en materia inorgánica, es por ello, que la materia constituye un ciclo cerrado en el ecosistema. (1)  Ciclo de energía Niveles tróficos del ecosistem El conjunto de seres vivos de un ecosistema que obtienen la materia y la energía de un modo semejante se denomina nivel trófico. Existen los siguientes niveles tróficos: (1)
Cadenas tróficas Para representar de forma lineal las relaciones alimentarias que se establecen entre los distintos niveles tróficos, se utilizan las cadenas tróficas. (1)  Cadenas tróficas Redes tróficas Normalmente, un consumidor se alimenta de más de una especie del nivel inferior y sirve de alimento a varios individuos del nivel superior. Entre las distintas cadenas alimentarias se establecen varias conexiones; por eso, para explicar gráficamente ese complejo entramado de relaciones, en lugar de cadenas es más correcto hablar de redes tróficas. (1)  Redes tróficas La presencia de los productores, consumidores y descomponedores en los ecosistemas hace posible que el flujo de la materia sea cíclico: los distintos elementos químicos que forman parte de los seres vivos vuelven al mundo inorgánico y son reutilizados. El carbono, el oxígeno, el hidrógeno y el nitrógeno constituyen el 99% de la materia viva. Los movimientos de las sustancias inorgánicas que circulan por los distintos niveles tróficos y pasan por el biotipo reciclándose continuamente constituyen lo que se denomina ciclos biogeoquímicos. Veamos a continuación los más importantes. Ciclo del Carbono. El carbono es el primer y principal elemento de la estructura de los seres vivos. Se encuentra combinado, es decir, formado por compuestos como carbohidratos, grasas, proteínas y ácidos nucleicos. Las plantas absorben el líquido dióxido de carbono del aire o del agua, durante la fotosíntesis la transforman en compuestos orgánicos llamados azúcares como los vegetales.  Ciclo del Carbono Ciclo del Nitrógeno. El nitrógeno es un elemento abundante en la atmósfera y en el suelo, pero la mayoría de los organismos no puede utilizarlo directamente; por tanto es necesario que se convierta en compuestos simples mediante un ciclo en el que intervienen varios tipos de bacterias, hongos, plantas y animales. El nitrógeno atmosférico es captado por las bacterias nitrificantes; estas lo transforman en nitratos y lo convierten en proteínas. Las proteínas vegetales pueden pasar a los animales por medio de la alimentación. Cuando las plantas y los animales mueren, las bacterias desnitrificantes reintegran el nitrógeno al suelo y a la atmósfera. (1)  Ciclo del nitrógeno Ciclo del Agua. El agua es la sustancia mas importante de la naturaleza. El agua recorre un ciclo que le permite circular sobre la superficie del planeta. Este proceso recibe el nombre de ciclo hidrológico. Durante la evaporación, la energía solar convierte el agua líquida en vapor. La condensación consiste en la transformación del vapor de agua en gotas o cristales de hielo. En la precipitación el agua retorna a la tierra. (1)  Ciclo del agua El bosque mediterráneo. Lo encontramos en las regiones de clima mediterráneo con veranos muy calurosos e inviernos templados, en las que la lluvia es de alrededor de 500 mm anuales y cae con gran irregularidad y torrencialmente. (1) Es típico de toda la franja que rodea al Mediterráneo y de algunos lugares de California y África del Sur. En la Península Ibérica ocupa amplias áreas, a veces mezclándose con el bosque caducifolio. (1) Vegetación Las especies arbóreas suelen ser de hoja perenne, pequeña y coriácea para soportar mejor las sequías estivales. Encina y alcornoque, acompañados de acebuches, quejigos, algarrobos, etc. son los principales árboles de este tipo de bosque. Por debajo de estos árboles proliferan las plantas aromáticas como romeros, salvias, lavanda, etc. y el boj, madroños, lentisco, jaras, etc. (1) Vida animal La fauna es rica y variada e incluye todo tipo de animales. El ecosistema de bosque mediterráneo es muy sensible a la desertización si se destruye su cubierta vegetal. Las lluvias torrenciales arrastran el suelo con facilidad y se erosiona con gran rapidez. (1) La dehesa es un ecosistema único, típico de extensas zonas de la península Ibérica, en el que la acción humana ha modificado el bosque mediterráneo llegando a un equilibrio ideal para la explotación de recursos: madera, ganadería, etc. Además es un magnífico lugar de reposo y alimentación de las aves migratorias. (1) El desierto Empujada por las fuerzas tectónicas, África se movió hacia el norte impactando con España y cerrando el estrecho de Gibraltar. Como resultado, el Mediterráneo quedó cerrado y se secó hasta reducirse a unos pocos lagos salados en medio de un inmenso desierto de Halita en un plazo muy corto, poco más de 10000 años. Las islas mediterráneas se han convertido en promontorios rocosos rodeados de sal donde la vegetación es reducida y sólo crece entre las grietas de las rocas. Los pocos animales que se han adaptado a este nuevo ambiente son algunos de los menos exigentes, como los lagartos y algunos mamíferos generalistas. El resto se ha extinguido o ha tenido que emigrar a otros lugares. Por las vastas extensiones de sal vagan lagartos corredores de metro y medio como el crestil o creptil, que usa los pliegues extensibles de piel de su cabeza y su lengua pegajosa para atrapar moscas que se alimentan de microorganismos en la superficie de los lagos salados, estériles para los peces. (1) En las islas-montaña el herbívoro más característico es el escrufa, un diminuto cerdo descendiente del jabalí. Ha perdido gran parte de su tamaño y masa muscular en aras del ahorro, y el morro se ha alargado para permitirle buscar comida entre las grietas. Las patas son finas y acabadas en una pezuña alta como la del antílope saltarrocas para permitirle mantener el equilibrio sobre la piedra desnuda. Carece de depredadores, aunque las crías pueden caer víctimas de la comadruña, un alargado mustélido descendiente de la marta cibelina que gracias a su estilizada figura puede moverse por las grietas a salvo del calor. (1)  Desierto de Almería Las marismas Se trata de zonas pantanosas costeras, situadas normalmente alrededor de los estuarios de los grandes ríos, como las marismas del Guadalquivir (Cádiz). Se localizan en la costa atlántica de nuestra comunidad. La vegetación se compone de álamos, fresnos, olmos, juncos, mimbreras, cañaverales y adelfas. La fauna está constituida por aves como la espátula, la garza, la grulla, el avefría, el cigüeña y el flamenco; peces como la anguila, y anfibios como la ranita de San Antonio. (1)  Marismas de Huelva La masa total de materia orgánica de los seres vivos de un ecosistema se denomina biomasa. También puede hablarse de la biomasa de un nivel trófico o de una población. Su medida se expresa en gramos de materia orgánica por unidad de superficie o volumen. (1) Pirámides tróficas Un concepto muy importante es el de biomasa. Un principio general es que, mientras más alejado esté un nivel trófico de su fuente (detrito o productor), menos biomasa contendrá (aquí entendemos por biomasa al peso combinado de todos los organismos en el nivel trófico). Esta reducción en la biomasa se debe a varias razones: (1)
Es importante recordar que es más fácil detectar la disminución en el número si lo vemos en términos de biomasa. No es confiable el número de organismos en este caso debido a la gran variación en la biomasa de organismos individuales. Por ejemplo, algunos animales pequeños se alimentan de los frutos de árboles. En términos de peso combinado, los árboles de un bosque superan a los animales pero, de hecho, hay más individuos de los animales que de los árboles; ahora bien, un árbol individual puede ser muy grande, con un peso de cientos de kilos, mientras que un animal individual (en el caso que estamos analizando) puede pesar, quizás, un kilo. (1) Hay unas pocas excepciones al esquema de pirámide de biomasa. Una de ellas se encuentra en sistemas acuáticos donde las algas pueden ser superadas, en número y en masa, por los organismos que se alimentan de las algas. Las algas pueden soportar la mayor biomasa del siguiente nivel trófico solamente porque ellas pueden reproducirse tan rápidamente como son comidas. De esta manera, ellas nunca son completamente consumidas. Es interesante notar que esta excepción a la regla de la pirámide de biomasa también es una excepción parcial a por lo menos 2 de las 3 razones para la pirámide de biomasa dadas arriba. Aunque no todas las algas son consumidas, sí lo son la mayoría de ellas, y aunque no son totalmente digeribles, las algas son, en términos generales, mucho más nutritivas que las plantas leñosas (la mayoría de los organismos no pueden digerir la madera y extraer energía de ella). (1)  Pirámide acuática La biomasa como fuente de energía. Las plantas usan el sol para crecer. La materia orgánica de la planta se llama biomasa y almacena a corto plazo la energía solar en forma de carbono. La biomasa es parte del ciclo natural del carbono entre la tierra y el aire. (1) Existen muchas fuentes de energía clasificables bajo el concepto de biomasa, así como diversas técnicas para su conversión en energía limpia. Evidentemente, son estas formas modernas de aprovechamiento las que pueden ser utilizadas para la obtención de energía limpia, nada que ver con las formas tradicionales (leña, excrementos, etc.), en muchos casos insostenibles, que todavía se emplean ampliamente en países empobrecidos, y que aún constituyen más del 10% del consumo mundial de energía primaria. (1) Lo importante es que deben ser un beneficio medioambiental y no generar otros problemas: no se deben incinerar los residuos inorgánicos ni usar transgénicos En el concepto de biomasa no se debe incluir la turba, que a efectos de emisiones de CO2 equivale a un combustible fósil; además, dados los impactos ambientales derivados de la explotación de turberas, no se podría considerar energía renovable la obtenida de esta fuente de energía. La biomasa es la fuente de energía renovable que más aportación puede realizar, junto con la eólica, en la próxima década con una serie de criterios. (1) Biomasa puede ser: Residuos agrícolas: paja, orujos... Residuos forestales: ramas finas... Restos de madera de las industrias forestales: astillas, serrín... Cultivos energéticos: cardo Residuos ganaderos: purines y otros excrementos del ganado. (1)  La biomasa como fuente de energía | |
Cadena Respiratoria
Sería la etapa final del proceso de la respiración, es entonces cuando los electrones "arrancados" a las moléculas que se respiran y que se "almacenan" en el NADH Y FADH2, irán pasando por una serie de transportadores, situados en las crestas mitocondriales formando tres grandes complejos enzimáticos.
La disposición de los transportadores permite que los electrones "salten" de unos a otros, liberándose una cierta cantidad de energía (son reacciones redox) que sirve para formar un enlace de alta energía entre el ADP y el P, que da lugar a una molécula de ATP.
El último aceptor de electrones es el oxígeno molecular y otra consecuencia será la formación de agua. (2)
Entropía |
Etimológicamente “entropía”, asociada a la termodinámica, surgió como palabra acuñada del griego, de em (en: en, sobre, cerca de...) y sqopg (tropêe: mudanza, giro, alternativa, cambio, evolución). (2)
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Rudolf Emanuel Clausius. |
La termodinámica, por definirla de una manera muy simple, fija su atención en el interior de los sistemas físicos, en los intercambios de energía en forma de calor que se llevan a cabo entre un sistema y otro y tiene sus propias leyes. (2)
Uno de los soportes fundamentales de la Segunda Ley de la Termodinámica es la función denominada entropía que sirve para medir el grado de desorden dentro de un proceso y permite distinguir la energía útil, que es la que se convierte en su totalidad en trabajo, de la inútil, que se pierde en el medio ambiente. (2)
La segunda ley de la termodinámica fue enunciada por S. Carnot en 1824. Se puede enunciar de muchas formas, pero una sencilla y precisa es la siguiente: (2)
“La evolución espontánea de un sistema aislado se traduce siempre en un aumento de su entropía.” (2)
La palabra entropía fue utilizada por Clausius en 1850 para calificar el grado de desorden de un sistema. Por tanto la segunda ley de la termodinámica está diciendo que los sistemas aislados tienden al desorden, a la entropía. (2)
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Abajo, aumenta la entropía. |
Este desorden se grafica en la mayor o menor producción de energía disponible o no disponible, y sobre esta base, también podemos definir la entropía como el índice de la cantidad de energía no disponible en un sistema termodinámico dado en un momento de su evolución. (2)
Según esta definición, en termodinámica hay que distinguir entre energía disponible o libre, que puede ser transformada en trabajo y energía no disponible o limitada, que no puede ser transformada en él. (2)
Para comprender conceptualmente lo dicho, analicemos el ejemplo de un reloj de arena, que es un sistema cerrado en el que no entra ni sale arena. (2)
La cantidad de arena en el reloj es constante; la arena ni se crea ni se destruye en ese reloj. Esta es la analogía de la primera ley de la termodinámica: no hay creación ni destrucción de la materia-energía.
Aunque la cantidad de arena en el reloj es constante, su distribución cualitativa está constantemente cambiando: la cavidad inferior se va llenando, mientras la cavidad superior se vacía. Esta es la analogía de la segunda ley de la termodinámica, en la que la entropía (que es la arena de la cavidad inferior) aumenta constantemente. (2)
La arena de la cavidad superior (la menor entropía) es capaz de hacer un trabajo mientras cae, como el agua en la parte superior de una catarata. La arena en la cavidad inferior (alta entropía) ha agotado su capacidad de realizar un trabajo. El reloj de arena no puede darse la vuelta: la energía gastada no puede reciclarse, a menos que se emplee más energía en ese reciclaje que la que será desarrollada por la cantidad reciclada. (2)
También podemos hacer el análisis tomando como ejemplo una cadena trófica.
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La entropía acabará con el Universo. |
En las cadenas tróficas al ir subiendo de nivel (de productores a consumidores) se va perdiendo energía química potencial. A medida que subimos en los niveles de la cadena, el contenido total de este tipo de energía es menor pero va aumentando la liberación de otro tipo de energía: El calor. Este último es un tipo de energía con menor probabilidad de aprovecharse ya que podemos generar menos trabajo con este tipo de energía que con la energía química potencial. (2)
Al proceso por el cual la energía pierde su capacidad de generar trabajo útil o, mejor dicho, se transforma en otra energía que es menos aprovechable, se le llama entropía.
Mirado desde otro punto de vista, y para una comprensión y aplicación más general del concepto, la entropía se entiende como el grado de desorden de un sistema, así, por ejemplo, en la medida en que vamos subiendo niveles en la cadena trófica, cada vez tenemos menos control sobre la energía química potencial que sirve para generar trabajo ya que ésta se ha ido transformando en calor y nosotros podemos aprovechar (controlar) menos este tipo de energía, es decir va aumentando el grado de descontrol (desorden) que tenemos sobre la cadena trófica. (2)
Por eso se dice que todo sistema biológico tiende a la entropía; es decir, al desorden.
Como podemos apreciar, la entropía es el elemento esencial que aporta la termodinámica, ciencia de los procesos irreversibles, es decir orientados en el tiempo. (2)
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Fragmentos de plato con alta entropía. |
Ejemplos de procesos irreversibles pueden ser: la descomposición radioactiva, la fricción o la viscosidad que modera el movimiento de un fluido. Todos estos procesos poseen una dirección privilegiada en el tiempo, en contraste con los procesos reversibles.
Precisamente, la distinción entre procesos reversibles e irreversibles la introduce en termodinámica el concepto de entropía, que Clausius asocia ya en 1865 al “segundo principio de la termodinámica” (2).
Todos hemos visto alguna vez un plato que se cae desde una mesa y se hace añicos contra el suelo. Lo que antes estaba ordenado en una única pieza de porcelana, se convierte en una multitud de fragmentos desordenados. Pero la situación contraria, la recomposición de un plato a partir de sus fragmentos de manera espontánea, al menos que se sepa, no la ha visto nadie. (2)
La ruptura del plato es un suceso natural e irreversible, una secuencia temporal adecuada; su recomposición, en cambio, no lo es. Es la evolución natural del orden al desorden o, en términos científicos, la natural tendencia del Universo a aumentar su entropía. (2)
Todos tenemos una cierta idea, intuitiva, de lo que significa orden y desorden, pero desconocemos que el paso de una situación a la otra implica, de forma indefectible, el final de todo movimiento, la muerte del Universo. (2)
Fuente Internet:
Es propiedad: www.profesorenlinea.cl
El flujo de energía en los ecosistemas
¿Cómo utilizan los ecosistemas la materia y la energía?
Un ecosistema es uno de los «métodos» de este planeta que sirve para captar energía, y para utilizarla en las reacciones químicas de los seres vivientes. (3)
Gracias a esta energía, los organismos viven; es decir, son capaces de desarrollar todas las reacciones químicas que intervienen en las funciones de relación, reproducción, nutrición... . (3)
Se dice que la energía fluye entre los seres vivos de un ecosistema porque se reutiliza una vez que alguno de aquellos la ha usado en sus reacciones químicas. Cuando esto sucede, la energía se degrada, pierde utilidad, transformándose en calor. . (3)
Por el contrario, los elementos químicos materiales siempre son útiles: son transferidos de unos a otros, reutilizados una y otra vez por todos y en el propio biotopo de cada ecosistema; se dice que siguen ciclos biogeoquímicos. Los ecosistemas son sistemas casi cerrados para la materia. . (3)
Intercambios entre biotopo y biocenosis
En cualquier ecosistema hay dos actividades vitales imprescindibles: la fotosíntesis (quimiosíntesis, excepcionalmente) y la descomposición-degradación. Mediante la primera se consigue incorporar materia y energía desde el biotopo hacia la biocenosis. . (3)
Los organismos descomponedores transfieren la materia desechada por los seres vivos (cadáveres, excrementos, fragmentos...) hacia el biotopo de su ecosistema y se aprovechan de los últimos restos de energía que quedan en ellos. . (3)
Desde el biotopo hacia los seres vivos
La fotosíntesis es el principal proceso bioquímico que consigue pasar materiales desde el biotopo hasta la biocenosis de un ecosistema. Una vez incorporados como parte de los organismos autótrofos, los heterótrofos (por ejemplo, los animales) solo tienen que aprovecharse de aquellos; con la existencia de pequeñas cantidades de agua, todo está preparado para que el ecosistema entero comience a funcionar. Además, siempre habrá animales depredadores, carnívoros, que seguirán aprovechando los materiales de otros. . (3)
Hay ecosistemas excepcionales (por ejemplo, las profundidades marinas) que carecen de vegetales productores porque no disponen de luz. Los encargados de conseguir materia a partir del biotopo son los microorganismos quimioautótrofos. . (3)
La desintegración
Los vegetales podrían terminar con los recursos del suelo al cabo de cierto tiempo; además, los cadáveres, excrementos, residuos, etc., podrían ir envenenando poco a poco el ecosistema. Estas son dos dificultades que los ecosistemas deben resolver para perdurar. Disponen de un buen método: la existencia de organismos descomponedores, especialmente en sus suelos, pero también en el agua o en los fondos acuáticos. Los hongos y las bacterias son algunos de ellos. . (3)
Descomponer es desintegrar, desordenar las uniones entre átomos y moléculas existentes en los restos de organismos. Al desorganizarlos, quedan libres y pasan de nuevo a ser parte del suelo, recuperándose así para un nuevo uso. . (3)
Los procesos de descomposición les proporcionan, además, cierta cantidad de energía, liberada al romperse dichas uniones entre átomos, la cual es suficiente para que vivan esos microbios. Existen otros muchos que no necesitan el oxígeno para vivir, sino que descomponen la materia orgánica (restos de seres vivos) en su ausencia; se les denomina anaerobios fermentadores. Por ejemplo, las bacterias del yogur o del queso son de este tipo. . (3)
Se cierran así los ciclos de uso de todos los elementos químicos que forman parte de los seres vivos de los ecosistemas. Prácticamente, toda la materia se recicla dentro de ellos. No se necesitan nuevas materias, porque tampoco se pierden. Es un constante trasiego desde el biotopo hasta la biocenosis y viceversa. . (3)
Es el estudio de la relación entre los organismos y su medio ambiente físico y biológico. El medio ambiente físico incluye la luz y el calor o radiación solar, la humedad, el viento, el oxígeno, el dióxido de carbono y los nutrientes del suelo, el agua y la atmósfera. El medio ambiente biológico está formado por los organismos vivos, principalmente plantas y animales. . (4)
Debido a los diferentes enfoques necesarios para estudiar a los organismos en su medio ambiente natural, la ecología se sirve de disciplinas como la climatología, la hidrología, la física, la química, la geología y el análisis de suelos. Para estudiar las relaciones entre organismos, la ecología recurre a ciencias tan dispares como el comportamiento animal, la taxonomía, la fisiología y las matemáticas. . (4)
El creciente interés de la opinión pública respecto a los problemas del medio ambiente ha convertido la palabra ecología en un término a menudo mal utilizado. Se confunde con los programas ambientales y la ciencia medioambiental. Aunque se trata de una disciplina científica diferente, la ecología contribuye al estudio y la comprensión de los problemas del medio ambiente. . (4)
El término ecología fue acuñado por el biólogo alemán Ernst Heinrich Haeckel en 1869; deriva del griego oikos (hogar) y comparte su raíz con economía. Es decir, ecología significa el estudio de la economía de la naturaleza. En parte, la ecología moderna empezó con Charles Darwin. Al desarrollar la teoría de la evolución, Darwin hizo hincapié en la adaptación de los organismos a su medio ambiente por medio de la selección natural. También hicieron grandes contribuciones geógrafos de plantas como Alexander von Humboldt, profundamente interesados en el cómo y el por qué de la distribución de los vegetales en el mundo. . (4)
El delgado manto de vida que cubre la Tierra recibe el nombre de biosfera. Para clasificar sus regiones se emplean diferentes enfoques.
Biomas
Las grandes unidades de vegetación son llamadas formaciones vegetales por los ecólogos europeos y biomas por los de América del Norte. La principal diferencia entre ambos términos es que los biomas incluyen la vida animal asociada. Los grandes biomas, no obstante, reciben el nombre de las formas dominantes de vida vegetal.
Bajo la influencia de la latitud, la elevación y los regímenes asociados de humedad y temperatura, los biomas terrestres varían geográficamente de los trópicos al Ártico, e incluyen diversos tipos de bosques, praderas, monte bajo y desiertos. Estos biomas incluyen también las comunidades de agua dulce asociadas: corrientes, lagos, estanques y humedales. Los medios ambientes marinos, que algunos ecólogos también consideran biomas, comprenden el océano abierto, las regiones litorales (aguas poco profundas), las regiones bentónicas (del fondo oceánico), las costas rocosas, las playas, los estuarios y las llanuras mareales asociadas. . (4) (5)
Ecosistemas
Resulta más útil considerar a los entornos terrestres y acuáticos, ecosistemas, término acuñado en 1935 por el ecólogo vegetal sir Arthur George Tansley para realzar el concepto de que cada hábitat es un todo integrado. Un sistema es un conjunto de partes interdependientes que funcionan como una unidad y requiere entradas y salidas. Las partes fundamentales de un ecosistema son los productores (plantas verdes), los consumidores (herbívoros y carnívoros), los organismos responsables de la descomposición (hongos y bacterias), y el componente no viviente o abiótico, formado por materia orgánica muerta y nutrientes presentes en el suelo y el agua. Las entradas al ecosistema son energía solar, agua, oxígeno, dióxido de carbono, nitrógeno y otros elementos y compuestos. Las salidas del ecosistema incluyen el calor producido por la respiración, agua, oxígeno, dióxido de carbono y nutrientes. La fuerza impulsora fundamental es la energía solar. . (4) (5)
El medio ambiente es el conjunto de elementos abióticos (energía solar, suelo, agua y aire) y bióticos (organismos vivos) que integran la delgada capa de la Tierra llamada biosfera, sustento y hogar de los seres vivos. . (4)
Dimensiones del medio ambiente
q Dimensión física : Conocimientos de geografía, geología, física, química, geometría, matemática, etc.
q Dimensión biológica : Conocimientos etológicos, zoológicos, botánicos, fisiológicos, etc.
q Dimensión antrópica : Conocimientos de economía, antropología, historia, culturales, sociológicos, etc.
Biotopo y Biocenosis
q Biotopo : Término que en sentido literal significa ambiente de vida y se aplica al espacio físico, natural y limitado, en el cual vive una biocenosis. La biocenosis y el biotopo forman un ecosistema. La noción de biotopo puede aplicarse a todos los niveles del ecosistema: en un extremo se puede considerar el biotopo general, como el mar, formado por las comunidades vegetales, animales y de microorganismos que le corresponden, y en el otro extremo se puede considerar el biotopo local, como puede ser un arrecife coralino, con su fauna y vegetación característica asociada. Por lo tanto, el biotopo puede ser homogéneo desde el punto de vista ecológico, o puede comprender un conjunto de residencias ecológicas distintas, como es el caso de un río y su tramo alto, medio y bajo, donde viven, en cada uno de ellos, comunidades animales y vegetales diferentes.
q Biocenosis : Término que engloba el conjunto de las comunidades vegetales (fitocenosis), animales (zoocenosis) y de microorganismos (microbiocenosis), que se desarrollan en un biotopo determinado. Algunos ejemplos de biocenosis serían: el de los arrecifes de coral y su fauna acompañante característica, o el de las posidonias (plantas monocotiledóneas marinas) y las especies de briozoos y crustáceos que viven con ellas. . (4) (5)
Las especies que constituyen una biocenosis manifiestan diversas formas de interacción, como la competencia (la lucha por el espacio y el alimento), el parasitismo (la explotación alimentaria de un organismo por otro) o la predación (el consumo de una especie por otra). Estas relaciones son complejas, cada organismo desempeña un papel determinado en la cadena trófica (productores, consumidores, descomponedores), y la alteración de dichas relaciones puede provocar una perturbación en su equilibrio. Un ejemplo de esto sería la introducción de especies exóticas, como el caso de la introducción del conejo en Australia y el desastre ocasionado por ello, ya que al no encontrar predadores que controloran su reproducción, se convirtió en una plaga que arrasó la vegetación de las zonas que iba colonizando y, por tanto, se produjo un Desequilibrio Ecológico. . (4) (5)
Factores bióticos y abióticos
Los factores bióticos están conformados por los vegetales, animales y reductores. Por su parte los factores abióticos son los elementos que condicionan la vida biótica entre los cuales están los factores climáticos, físicos, orográficos, químicos, etc. . (4)
Parabiósfera y biosfera
La Parabiosfera representa aquellas áreas del planeta en las cuales no es posible la vida en forma permanente. Por su parte la Biosfera es la delgada capa que envuelve la superficie terrestre y que alberga múltiples formas de vida. . (4)
El origen de la vida
El origen de la vida en el planeta la constituyo la aparición de los procesos que desprenden oxigeno, el cual se acumulo primero en el mar y luego en la atmósfera, este proceso relega a segundo plano a los organismos que no podían soportar el oxigeno, sumado a esto la generación de un filtro de radiación ultravioleta lo que favoreció la colonización del planeta. . (4) (5)
Materia y energía
La energía llega a la superficie de la tierra y a los océanos en forma de radiaciones electromagnéticas, provenientes del sol y es fijada por los vegetales clorofílicos. Mediante la fotosíntesis se transforma la energía solar en energía química, como oxigeno libre, agua, glucosa, hidratos de carbono, entre otros.
A partir de los hidratos de carbono sintetizados, los vegetales pueden fabricar todos los demás compuestos, como proteínas, lípidos y otros hidratos de carbono. . (4)
Autótrofos, Heterótrofos y descomponedores
q Autótrofos : Organismos capaces de tomar la energía solar y transformarla en energía de enlace química (plantas verdes), conocidos como organismos fotosintetizadores y también como productores.
q Heterótrofos : Se les conoce como consumidores, porque consumen la materia rica en energía elaborada por los productores, ya sea directa (herbívoros) o indirectamente (carnívoros)
q Descomponedores : Microorganismos (bacterias y hongos) cuya labor es reciclar el material orgánico convirtiéndolo en materia inorgánica o mineral, la que es de vuelta a utilizar por los vegetales. . (4)
Cadena trófica
Cadena trófica, también llamada red trófica, serie de cadenas alimentarias íntimamente relacionadas por las que circulan energía y materiales en un ecosistema. Se entiende por cadena alimentaria cada una de las relaciones alimenticias que se establecen de forma lineal entre organismos que pertenecen a distintos niveles tróficos. La cadena trófica está dividida en dos grandes categorías: la cadena o red de pastoreo, que se inicia con las plantas verdes, algas o plancton que realiza la fotosíntesis, y la cadena o red de detritos que comienza con los detritos orgánicos. Estas redes están formadas por cadenas alimentarias independientes. En la red de pastoreo, los materiales pasan desde las plantas a los consumidores de plantas (herbívoros) y de éstos a los consumidores de carne (carnívoros). En la red de detritos, los materiales pasan desde las plantas y sustancias animales a las bacterias y a los hongos (descomponedores), y de éstos a los que se alimentan de detritos (detritívoros) y de ellos a sus depredadores (carnívoros).
Por lo general, entre las cadenas tróficas existen muchas interconexiones. Por ejemplo, los hongos que descomponen la materia en una red de detritos pueden dar origen a setas que son consumidas por ardillas, ratones y ciervos en una red de pastoreo. Los petirrojos son omnívoros, es decir, consumen plantas y animales, y por esta razón están presentes en las redes de pastoreo y de detritos. Los petirrojos se suelen alimentar de lombrices de tierra que son detritívoras, que se alimentan de hojas en estado de putrefacción. . (4) (5)
Niveles tróficos
La cadena trófica se puede contemplar no sólo como un entramado de cadenas sino también como un conjunto de niveles tróficos (nutricionales). Las plantas verdes, que son las primeras productoras de alimentos, pertenecen al primer nivel trófico. Los herbívoros, que son los consumidores de plantas verdes, corresponden al segundo nivel trófico. Los carnívoros, que son depredadores que se alimentan de los herbívoros, pertenecen al tercero. Los omnívoros, que son consumidores tanto de plantas como de animales, se integran en el segundo y tercero. Los carnívoros secundarios, que son depredadores que se alimentan de depredadores, pertenecen al cuarto nivel trófico. Según los niveles tróficos se elevan, el número de depredadores es menor y son más grandes, feroces y ágiles. En el segundo y tercer nivel, los que descomponen los materiales disponibles actúan como herbívoros o carnívoros dependiendo de sí su alimento es vegetal o animal. . (4) (5)
Flujo de energía
En esta sucesión de etapas en las que un organismo se alimenta y es devorado, la energía fluye desde un nivel trófico a otro. Las plantas verdes u otros organismos que realizan la fotosíntesis utilizan la energía solar para elaborar hidratos de carbono para sus propias necesidades. La mayor parte de esta energía química se procesa en el metabolismo y se pierde en forma de calor en la respiración. Las plantas convierten la energía restante en biomasa, sobre el suelo como tejido leñoso y herbáceo y bajo éste como raíces. Por último, este material, que es energía almacenada, se transfiere al segundo nivel trófico que comprende los herbívoros que pastan, los descomponedores y los que se alimentan de detritos. Si bien, la mayor parte de la energía asimilada en el segundo nivel trófico se pierde de nuevo en forma de calor en la respiración, una porción se convierte en biomasa. En cada nivel trófico los organismos convierten menos energía en biomasa que la que reciben. Por lo tanto, cuantos más pasos se produzcan entre el productor y el consumidor final, la energía que queda disponible es menor. Rara vez existen más de cuatro eslabones, o cinco niveles, en una cadena trófica. Con el tiempo, toda la energía que fluye a través de los niveles tróficos se pierde en forma de calor. El proceso por medio del cual la energía pierde su capacidad de generar trabajo útil se denomina entropía. . (4) (5)
Diversos estudios revelan, en forma global y aproximada, solo el 10% de la energía disponible de un nivel trófico es incorporado en el siguiente. (Ley del 10%)
Cada nivel trófico en sí es un ecosistema, en las cuales pueden ser clasificadas de las siguientes maneras:
q Pirámide de números : Aplicable en ecosistemas poco diversificados.
q Pirámide de biomasa : En ella la superficie de cada rectángulo es proporcional a la biomasa de cada nivel trófico.
q Pirámide de producción : En estas pirámides cabe esperar un descenso en la producción al aumentar cada nivel trófico.
Producción de energía
Para entender la producción de elegía es necesario conocer los siguientes conceptos:
q Producción primaria : Es la cantidad de energía fijada por los vegetales en la fotosíntesis.
q Producción bruta : Energía total asimilada por el organismo.
q Producción neta : Energía que se utiliza en crecimiento y reproducción, esa es la cantidad de energía que queda después de descontar los gastos de energía en respiración. (4)
Luego : P.Neta = P.Bruta - Respiración
Los podemos clasificar en dos tipos :
q Ciclos gaseosos : Carbono - Agua - Nitrógeno
q Ciclos sedimentarios : Fósforo - Azufre
Ciclo del Agua :
Ciclo del carbono
Ciclo del oxigeno
Ciclo del nitrógeno
Ciclo del fósforo
Ciclo del azufre
Son los elementos del medio capaces de actuar directamente al menos durante una fase de su ciclo de desarrollo. . (4)
Factor ambiental limitante:
Intensidad del factor ecológico:
q A : Ausencia de la especie
q B : Rara vez se encuentra
q C : Optimo
para cada factor ambiental es posible es posible dividir los organismos en dos categorías:
q Organismos estenoicos : Son aquellos que presentan una tolerancia restringida a un determinado factor ambiental.
q Organismos eurioicos : Son aquellos que presentan menor tolerancia a un factor determinado factor ambiental. . (4)
Clima
q Macroclima : Son las características medias de los parámetros climáticos, resultante de la posición geográfica y de la orografía.
q Mesoclima : Son las modificaciones locales que sufren los macroclimas a través de la modificación de varios de sus elementos por la acción de factores locales, como la altura la orientación y la orografía entre otros.
q Microclima : Es el clima que esta en contacto directo con los seres vivos, el cual puede cambiar de manera importante de un organismo a otro aunque sean muy cercanos. Y se estudia para poner en manifiesto la importancia del medio. . (4)
q Temperatura : Actúa sobre los seres vivos básicamente estableciendo limites de tolerancia, condicionando la actividad biológica, influyendo en la distribución geográfica de las especies en el planeta. . (4) (5)
q Humedad : Se sabe que el agua es un componente esencial de la materia orgánica, alcanzando entre un 70 a 90% en el protoplasma animal. . (4)
Clasificación de los organismos en su relación al agua
· Hidrófilos o acuáticos : Son los que viven permanentemente en medio acuoso
· Higrófilos : Son aquellos organismos que no pueden vivir, si no es en un medio muy húmedo, saturado o próximo a la saturación.
· Mesófilos : Son aquellos que poseen una necesidad moderada de agua o de humedad atmosférica.
· Xerófilos : Son aquellos organismos que viven en un medio seco donde el déficit de agua es acentuado, tanto en el aire como en el suelo. . (4)
q Luminosidad : Es un factor ecológico fundamental, interviene en numerosos procesos fisiológicos, siendo el más importante la fotosíntesis.
q El viento : El viento posee una acción indirecta, ya sea puede actuar aumentando o disminuyendo la temperatura. Acelera los procesos de evaporación y evapotranspiración.
q Presión atmosférica : Sus variaciones afectan el comportamiento de los seres vivos.
q Factores edáficos : Son la consecuencia de las características propias del suelo. La formación del suelo por lo general tiene tres orígenes de tipo físico, químico y biológico.
q Factores hidrográficos : Son las propiedades que se desprenden de las características fisicoquímicas del agua, los que inciden de una manera determinante en la viabilidad de los organismos de los ecosistemas acuáticos. . (4)(5)
Biografia
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