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IMPORTANCIA DE LA ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS

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Zaary Burton

on 18 October 2013

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design by Dóri Sirály for Prezi
La importancia de la Energía en los Ecosistemas
Puede definirse como la capacidad de producir trabajo o de transferir calor mientras que la materia representa algo dotado de masa y, por lo tanto, ocupa un lugar en el espacio.
La Energía
Puede transformarse en energía y la energía en materia. Los biólogos, pueden constatar esta afirmación en el proceso respiratorio, donde los alimentos se desdoblan y liberan la energía química que poseen, la cual permanece almacenada en las células en forma de la

molécula de ATP.
La Materia
La transformación de energía en materia se presenta en el proceso recíproco, es decir, en la fotosíntesis, la cual permite almacenar la energía radiante del Sol como materiales químicos orgánicos, del tipo de azúcares; estos productos fotosintéticos representan la base energética de todos los seres vivos del planeta.
En la superficie terrestre, así como en el mar y las aguas dulces, las células u organismos autótrofos fotosintéticos y los heterótrofos son mutuamente dependientes, ya que los mecanismos de la respiración y la fotosíntesis son recíprocos.
En la
respiración aerobia
, fermentación y respiración anaeróbica (diversos tipos respiratorios presentes en los seres vivos acuáticos y terrestres) se genera el CO2 material indispensable para el desarrollo fotosintético.
Solo en las
células autótrofas
pueden encontrarse la maquinaria biológica de alta eficiencia capaz de transformar la energía solar en otras formas energéticas potenciales para el uso de los demás seres vivos.
Aun las estructuras bien organizadas, como los organismos unicelulares o pluricelulares autótrofos y heterótrofos, están sujetos a la tendencia natural de disminuir el
‘orden energético’
e incrementar el ‘
desorden’
, es decir, la pérdida de energía sin un aprovechamiento útil. Esta problemática está explicada por la primera y segunda leyes de la Termodinámica, las cuales tratan de los cambios de la energía en la naturaleza y en el Universo mismo.
Leyes de la Termodinámica
La ley de la conservación de la energía o primera ley de la termodinámica, establece que
la energía en un sistema, no se crea ni se destruye, sino que sólo se transforma.
La prueba de que los seres vivos transforman la energía radica en la capacidad que tienen de generar calor y movimiento.
La energía puede definirse como la capacidad para producir trabajo.

La materia representa algo dotado de masa y, por lo tanto, ocupa un lugar en el espacio. La materia puede transformarse en energía y la energía en materia.
Los biólogos, pueden constatar esta afirmación en el proceso respiratorio, donde los alimentos se desdoblan y liberan la energía química que poseen, la cual permanece almacenada en las células en forma de la molécula de ATP.
La transformación de energía en materia se presenta en el proceso recíproco, es decir, en la fotosíntesis, la cual permite almacenar la energía radiante del Sol como materiales químicos orgánicos, del tipo de azúcares; estos productos fotosintéticos representan la base energética de todos los seres vivos del planeta.
En la superficie terrestre, así como en el mar y las aguas dulces, las células u organismos autótrofos fotosintéticos y los heterótrofos son mutuamente dependientes, ya que los mecanismos de la respiración y la fotosíntesis son recíprocos.
En la respiración aerobia y la respiración anaeróbica (tipos respiratorios presentes en los seres vivos acuáticos y terrestres) se genera el CO2 material indispensable para el desarrollo fotosintético.
Sólo en la célula autótrofa puede encontrarse la maquinaria biológica de alta eficiencia capaz de transformar la energía solar en otras formas energéticas potenciales para el uso de los demás seres vivos.

Aún las estructuras bien organizadas, como los organismos unicelulares o pluricelulares autótrofos y heterótrofos, están sujetos a la tendencia natural de pérdida de energía sin un aprovechamiento útil. Los fenómenos de transformación de la energía en los ecosistemas se rigen por las
leyes de la termodinámica
La primera ley
establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien este intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará. De otra forma, esta ley permite definir al calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna.
La segunda ley
de la termodinámica menciona que la energía pasa de un sistema organizado a otro más disperso. Esta ley regula la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario. También establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo en otro sin pérdidas.
Rutas de la Materia y Energía
El ecosistema es la zona de la naturaleza donde el flujo de energía y circulación de la materia entre sus componentes bióticos y abióticos están en equilibrio dinámico.
Del total de radiación solar que llega a la tierra, un 30% es reflejada de inmediato al espacio, el resto es absorbida por el planeta y acciona el ciclo del agua, impulsa los vientos y las corrientes oceánicas, activa la fotosíntesis y mantiene la temperatura estable del planeta.
La ruta de energía se establece teniendo como base los organismos autótrofos o productores (fotosintéticos) que originan lo materiales orgánicos y de esa manera se inicia el flujo de energía en el ecosistema, por medio de la cadena alimentaria.
Los organismos autótrofos son aquellos capaces de tomar la energía solar y transformarla en energía química, en un proceso llamado
fotosíntesis
.

La materia está constituida por átomos y puede transformarse en energía y viceversa. Se puede confirmar dicha afirmación en el proceso respiratorio, donde los alimentos se desdoblan y liberan la energía química que poseen, la cual permanece almacenada en las células en forma de la molécula de ATP.
La materia orgánica (biomasa) fabricada es utilizada por los propios organismos en mantenimiento de sus procesos vitales. El mecanismo de la respiración termina por ocupar la energía química transformándola en calor, forma en que la energía abandona el sistema comunitario y lo que supone una degradación de la energía.
El flujo de energía en los diferentes organismos es siempre una corriente en una sola dirección, en un ecosistema la energía circula linealmente y la materia lo hace cíclicamente.

Productores

Consumidores

Descomponedores

Mientras que desde el punto de vista energético el planeta tierra constituye un ecosistema abierto, desde el punto de vista de la materia, él nuestro es un ecosistema cerrado.

Existen varias evidencias de que la materia no se va reduciendo a medida que avanza en la pirámide alimenticia, sino que es reciclada y reintegrada al ambiente cíclicamente.
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.
Efecto Invernadero
Es el fenómeno que se produce cuando las radiaciones solares que absorbe la tierra no pueden ser liberadas de nuevo al espacio y se quedan “atrapadas en la atmosfera”, provocando un aumento en la temperatura. Lo que causa dicho fenómeno es la acumulación de ciertas sustancias que crean una capa gruesa, que impide que el calor del sol se libere. Los gases de efecto invernadero son los CLORO-FLUORO-CARBONOS e incluyen al dióxido de carbono, el metano, el ozono y los óxidos de nitrógeno.
Dentro de un invernadero la temperatura es más alta que en el exterior porque entra más energía de la que sale. En la tierra se produce un efecto natural similar de retención de calor gracias a algunos gases atmosféricos.
El efecto invernadero lo que hace es provocar que la energía que llega a la tierra sea “devuelta” más lentamente, por lo que es “mantenida” más tiempo junto a la superficie y así se mantiene la elevación de temperatura.
La concentración de gases de efecto invernadero producirá un aumento en la temperatura de la tierra, este calentamiento se producirá más rápidamente en tierra firme que sobre los mares. En un principio los océanos más fríos tendrán que absorber una gran parte del calor adicional retrasando el calentamiento de la atmósfera.
Relaciones entre el Aprovechamiento de la energía y la Productividad en un Ecosistema
Si consideramos que en un ecosistema la materia y energía se intercambian, entonces podemos derivar que entre ellas debe existir una medida de auto-abastecimiento siempre que se trate de sistemas cerrados, de tal forma que la dependencia hacia otros sistemas disminuya.
Si se traslada al mayor ecosistema que puede existir en la Tierra, es decir, a la biosfera se descubriría que ésta es autosuficiente en cuanto a la materia, pero no respecto de la energía; es decir, la biosfera es un sistema cerrado en lo que se refiere a la materia y abierto en cuanto a la energía.
Regresando al ecosistema, éste se ajusta a dos flujos básicos superpuestos; el de materia y el de energía. Estos dos ciclos involucran a las redes alimenticias, ya que dichas redes se inician entre los productores (autótrofos), consumidores (heterótrofos), descomponedores, nutrimentos, agua y gases, que son las partes siguientes que integran estas redes. Los autótrofos representan las puertas de entrada de la energía en el ecosistema y, además, la procesan y presentan en una forma utilizable para el resto de los seres vivos del planeta.
Gran parte de la energía y la materia que ingieren los heterótrofos se pierde en las heces fecales y en su metabolismo de conservación. Los invertebrados y los peces usan la materia con mayor eficiencia que los vertebrados de sangre caliente, ya que los primeros aprovechan alrededor de 98% de la energía ingerida, mientras que los herbívoros no almacenan más de 25% de la que poseían las plantas verdes.
En numerosos ecosistemas terrestres gran parte del flujo de materia y energía pasa directamente de los productores a los degradadores como los hongos y las bacterias.
Como se ha señalado, parte de la energía química de los alimentos ingeridos se transforman en otros tipos de energía que se manifiestan como calor, movimiento, metabolismo digestivo, etcétera. Una fracción del material ingerido se convierte en un nuevo material: la biomasa, la cual está constituida por la masa del organismo individual o la de sus hijos, o vástagos.
Para calcular la productividad, que es una de las propiedades características de los ecosistemas, podemos recurrir a la evaluación de su biomasa y de su tasa del gradiente de energía; la primera se expresa en gramos o toneladas, mientras que la segunda en calorías o kilocalorías.
La productividad es la cantidad total de energía convertida en compuestos en un lapso dado. Puede considerarse semejante a la tasa de ingreso bruto de un negocio.
Conjunto de eslabones donde cada organismo depende del anterior. Empieza en el ecosistema con los autótrofos, generalmente fotosintéticos, los cuales producen materiales orgánicos; dichos materiales son la fuente de carbono y la fuente de energía para todos los demás organismos que se conocen genéricamente como heterótrofos o consumidores; cuando las cadenas alimenticias se vuelven más complejas se transforman en redes alimenticias.
Cadena o Red Alimenticia
Fracción del material ingerido por los seres vivos que se transforma en un nuevo material, ya sea del propio organismo o de sus descendientes. La biomasa se expresa en gramos, kilogramos, toneladas, etcétera, según sea el caso.
Biomasa
La combinación por donde fluye la materia y circula la energía entre los componentes bióticos y abióticos en la naturaleza es en el seno mismo del ecosistema; la ruta de entrada de la energía se establece desde que los autótrofos, generalmente fotosintéticos, producen materiales orgánicos que resultan la fuente energética para los heterótrofos o consumidores, comenzando así el flujo de materia y energía en los sistemas vivos.
Sitio donde se encuentra un determinado nutriente dependiendo de su inclusión en los ciclos alimenticios de los seres vivos.
Poza de Intercambio o Depósito
Productividad Real o Neta
La productividad real es igual a la productividad total menos el costo energético de las actividades metabólicas del productor. Esta productividad en un ecosistema se refiere a la actividad autótrofa del mismo.
La productividad y la biomasa de un ecosistema presentan cierta relación aunque no son directamente proporcionales, ya que, por ejemplo, un bosque maduro puede poseer una enorme biomasa y una pobre productividad.
En ecología se conoce como producción primaria a la producción de materia orgánica que realizan los organismos autótrofos a través de los procesos de fotosíntesis o quimio-síntesis (incluyendo aquella que se utiliza para la respiración vegetal). La producción primaria es el punto de partida de la circulación de energía y nutrientes a través de las cadenas tróficas.
La productividad primaria neta es la materia orgánica almacenada en los tejidos vegetales que no se utiliza para la respiración durante el lapso de medición; la producción neta constituye el alimento potencialmente disponible, para los heterótrofos.
Cuando los vegetales están creciendo en condiciones favorables de luz y temperatura, la respiración vegetal requiere escasamente de un 10% de la producción bruta, de manera que la producción neta es un porcentaje menor de la producción bruta, por lo general, alrededor del 50%.
Parte de la producción primaria neta, puede ser almacenada o transferida y parte puede llegar a ser una fuente de energía para los heterótrofos.
Una parte del alimento ingerido por los consumidores por lo general no es digerible o asimilable, de modo que cierta porción de la energía es probablemente expulsada sin utilizarse; éste componente puede ser almacenado, transferido o consumido por microrganismos u otros heterótrofos.
Tanto consumidores como productores deben respirar una gran parte de la energía asimilada para mantener la estructura y la función. La degradación respiratoria de la energía “reduce” el desorden, es decir, decrece la entropía, por lo que se requiere mantener un alto nivel de organización.
La energía asimilada que no se utiliza en la respiración, está disponible para la producción en diversas formas como son: formación de nuevos tejidos, reproducción y crecimiento de individuos (crecimiento de la población). La producción a niveles heterotróficos comúnmente se conoce como producción secundaria para distinguirla de la producción primaria en vegetales.
Los organismos de la biosfera son aquellos que poseen la materia enzimática necesaria para convertir la energía solar o alguna otra fuente de energía en compuestos orgánicos; si esta conversión se considera con respecto al tiempo, lo que está determinando es la
PRODUCTIVIDAD
. Si la productividad de un ecosistema depende la energía de las reacciones químicas, al ecosistema se le denomina “quimiosintética”. Los organismos productores quimio-sintéticos no son tan frecuentes en la naturaleza como los organismos fotosintéticos.
La reacción química de la quimiosíntesis bacteriana en la profundidad del océano es
:


CO2 + H2S Cn (H2O)n + 2S

Proceso que siguen algunos organismos que les permite sintetizar azucares a partir de CO2 y ácido sulfhídrico; por ejemplo, las bacterias del azufre que viven en las profundidades del mar.
Quimiosíntesis
Cantidad de calor necesaria para elevar 1°C un gramo de agua. En esta unidad se expresa también el contenido energético de los alimentos.
Caloría
En la medida que la energía pasa de un nivel trófico a otro, la mayor parte de ella se pierde en la respiración. Es una consecuencia de la segunda ley de la termodinámica ya que en cada transferencia hay una pérdida considerable de energía. Es lo que se conoce como la Ley del diez por ciento o la Ley del diezmo ecológico.
Ley de Diezmo Ecológico
Al aplicar las leyes de la termodinámica al flujo de energía y materia y a la formación de biomasa, se ha considerado que al pasar de un nivel trófico a otro se obtiene sólo el 10% de la energía que se obtuvo en el nivel precedente, lo que significa que, de un 100% de energía capturada, los organismos ocupan el 90% en su metabolismo, movimiento, transporte, etc. Almacenando en su estructura un 10% del total consumido para ser aprovechado por el siguiente nivel trófico. Este fenómeno se conoce en Ecología como Ley de Diezmo Ecológico, cuyo enunciado dice en concreto: “Sólo el 10% de la energía fijada en un nivel trófico es utilizado por el siguiente nivel”.
Analizando este enunciado observamos que un vegetal aprovecha el 90% de la energía solar que fija para realizar sus funciones de sobrevivencia y en caso de servir de alimento a algún herbívoro esto sólo podrá utilizar el 10% de toda la energía que fijó el vegetal. A su vez el herbívoro utiliza el 90% de esa cantidad que recibió para sobrevivir, y en caso de servir de alimento a algún carnívoro éste, sólo podrá utilizar el 10% de la cantidad que recibió el herbívoro.
Esto se aplica en todos los niveles de la pirámide alimenticia, así el organismo tope obtendrá un 0.001% de la energía total de la pirámide, la misma naturaleza tiene mecanismos para compensar este sistema, por eso los depredadores son menos (porque un león necesita consumir 10 cebras para obtener el 100%). Para la acumulación de toxinas u otros compuestos el sistema funciona al revés, de modo que el buitre tendrá una acumulación de toxinas del 1000% al finalizar el sistema (por eso siempre a los depredadores les afectan más los pesticidas) y a esta peculiaridad se le conoce como Magnificación ecológica.
Rompimiento Cadenas Alimentarias
Al consumo de los alimentos se llama cadena alimentaria. Todas las cadenas alimentarias se inician con un organismo autótrofo (plantas verdes). A estos organismos se les conoce como productores, ya que ellos solamente pueden sintetizar alimentos a partir de materias primas inorgánicas. Cualquier organismo que se alimente directamente de una planta es un animal herbívoro o consumidor primario. Los carnívoros, como los sapos se alimentan de herbívoros se denominan consumidores secundarios. Los carnívoros como las serpientes, devoran consumidores secundarios, y a estos se les llama consumidores terciarios y así sucesivamente.
A cada nivel del consumo de la cadena alimentaria recibe el nombre de nivel trófico.
Al determinar realmente lo que se consume en las diferentes cadenas alimentarias se hallan interconectadas. Ya que la mayoría de los animales consumen una dieta variada y a la vez proporciona alimento a otras cadenas, de esta manera, la energía presente de la producción neta de los productos pasa a través de redes alimentarias.
Los des compositores primarios parte de hongos y ciertas bacterias, localizadas en grandes cantidades del suelo y en dónde extraen la energía remanente en la materia orgánica, al hacerlo liberan productos de su descomposición (
CO2, NH3
).
Flujo de energía a través de la biosfera haciendo una sola vía:

Del Sol  productores  consumidores  organismos de descomposición
.

En el medio ambiente existen diversos factores que modifican considerablemente las cadenas alimenticias, entre las más importantes se encuentran la extinción de especies y la introducción de cualquier vegetal o animal creando un problema en el medio ya que éste está adaptado dentro de un sistema de autorregulación, el cual le permite mantener la estabilidad, a través de mecanismos de retroalimentación negativa. El organismo introducido altera el equilibrio entre las especies autóctonas y altera las cadenas alimenticias. Todo el ecosistema sufre la perturbación y se halla expuesto al desequilibrio.
Este fenómeno se aprecia claramente cuando el nicho ecológico de la nueva especie introducida puede proliferar excesivamente.
Afortunadamente existen formas para controlar este tipo de situaciones en el medio ambiente, entre las más importantes se encuentran: el control biológico, físico y químico. Estas nos ayudan a regular el ecosistema en el que viven estas especies y no afectar de manera drástica la cadena alimenticia ya que esto producen grandes cambios entre una especie a otra como es el llamado rompimiento de cadenas alimenticias, este ciclo se ve obligado a modificarse dependiendo del tipo de especie introducida en el habitad, afectando a las demás especies.
Ley del Máximo y del Mínimo
En las condiciones actuales de producción en lugar de Leyes del Mínimo, se debe hablar de una
Ley del Máximo
.
1.
El efecto de una medida correctiva se incrementa progresivamente a medida que otros factores limitantes son corregidos. El resultado final es más grande que la suma de los efectos individuales debido a la forma en la cual ellos interaccionan. La interacción multiplica los efectos de cada uno.
Se dice que tanto demasiado como demasiado poco de cualquier factor abiótico simple puede limitar o prevenir el crecimiento a pesar de que los demás factores se encuentren en, o cerca del óptimo. Esta modificación de la ley del mínimo se conoce como la Ley de los Factores Limitantes. El factor que esté limitando el crecimiento (o cualquier otra respuesta) de un organismo se conoce como el factor limitante.
La ausencia o descenso de ese organismo o de la especie, podrán deberse a la deficiencia o al exceso cuantitativo con respecto a uno cualquiera de diversas factores que se acercan tal vez a los límites de tolerancia del organismo en cuestión pueden perjudicar tanto a las carencias como a los excesos de los factores químicos o biológicos que condicionen su desarrollo. La combinación de uno o varios de los factores considerados en la anterior ley ocasionan que las poblaciones de la especie en cuestión puedan sufrir oscilaciones diversas con respecto al tiempo.
Ciclos Bioquímicos
En un ciclo biogeoquímico se analiza que la materia cambia conforme se realizan distintos procesos metabólicos dentro de los seres vivos.
Siempre respetando la primera ley de la termodinámica, los componentes de los alimentos, de los desechos y de los seres vivos sufren distintas transformaciones dependiendo de su naturaleza química.
La tierra es vista como un sistema cerrado en el que la materia sufre distintos procesos de transformación, pero siempre se mantiene constante.
Esta transformación se manifiesta como procesos químicos que traen como consecuencia el cambio de estado de la materia.
Las plantas transforman materia inorgánica en nutrientes, así pues, compuestos como el Nitrógeno, Oxígeno, Azufre, Carbono o Fosforo son necesarios para los seres vivos aunque cada uno los utiliza de distinta manera.
Ciclo del Nitrógeno
El nitrógeno es, además el principal constituyente de procesos metabólicos, en la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos (ARN y ADN); por lo que resulta básico para cualquier ser vivo en su entorno, en su habitad, en su comunidad.
Los seres vivos cuentan con una gran proporción de nitrógeno en su composición química. El nitrógeno oxidado que reciben como nitrato
(NO3–)
es transformado a grupos aminoácidos (asimilación). Para volver a contar con nitrato hace falta que los descomponedores lo extraigan de la biomasa dejándolo en la forma reducida de ion amonio
(NH4+)
, proceso que se llama amonificación; y que luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificación.
A pesar de estar en abundancia en la atmósfera, el Nitrógeno puede escasear y limitar la productividad de muchos sistemas.
Ciclo del Fósforo
Los principales pasos del ciclo del fósforo son su mineralización, el almacenamiento, el recambio en el reservorio del humus y su fijación, química en el suelo.
El ciclo del fósforo tiene como particularidad no poseer ninguna etapa atmosférica, es sedimentario. La reserva del fósforo en los ecosistemas son las rocas, donde dicho elemento se encuentra enlazado con el oxígeno en forma de fosfato. El fósforo está en la naturaleza en los minerales del grupo de los fosfatos, en los sedimentos oceánicos ricos en restos de seres vivos y en los depósitos de guano o sedimentos formados por excrementos de aves marinas.
Una parte de estos fosfatos son arrastrados por las aguas al mar, en el cual lo toman las algas, peces y aves marinas, las cuales producen guano, el cual se usa como abono en la agricultura ya que libera grandes cantidades de fosfatos; los restos de los animales marinos dan lugar en el fondo del mar a rocas fosfatadas, que afloran por movimientos orogénicos.
Podemos decir entonces que este ciclo se le llama local porque no tiene demostrada la presencia de formas gaseosas intermediarias.
El fósforo es un componente muy importante de todas las células, crucial en las moléculas biológicas, incluyendo las de transferencia de energía como ATP y ADP, ácidos nucleicos y fosfolípidos de las membranas celulares.
Ciclo del Carbono
El carbono es básico para los seres vivos, junto con el oxígeno, el nitrógeno y el hidrógeno forma las biomoléculas orgánicas que constituyen los carbohidratos, lípidos y proteínas.
El dióxido de carbono atmosférico y disuelto en el agua es utilizado por las plantas verdes para sintetizar la materia orgánica vegetal, que tras diversas transferencias, es transformada de nuevo, parcialmente en dióxido de carbono por la respiración.
El carbono es un elemento vital, la base de la vida misma. Aunque menos del 1% de la masa de la Tierra corresponde este elemento, se encuentra en constante cambio, moviéndose de los seres vivos al suelo, los océanos, y la atmósfera. La preservación de este ciclo es crucial.
Ciclo del Agua
En la naturaleza el agua juega diversos roles, por ejemplo es causante de la modificación de la tierra ya que produce erosión cuando fluye con fuerza sobre el suelo al provocar arrastres de los materiales que lo componen. Su acción es erosiva permanente sobre un terreno puede formar montes cañones y mesetas. En grandes corrientes arrastra y deposita enormes cantidades de sedimentos en los lechos acuáticos.
El agua es el solvente universal para casi todos los materiales; transporta la mayor parte de nutrientes necesarios para los seres vivos; por ejemplo los nutrientes que requiere un vegetal fotosintético son transportados desde el suelo en un caudal acuoso. Por otra parte, aproximadamente el 90% de cualquier célula está constituida por materiales acuosos. Las propiedades específicas del agua la hacen ser una sustancia muy especial en la naturaleza.
Casi el 100% de agua corresponde a la de mar ya que solo 0.75% es agua dulce y 2.25% es agua congelada de los glaciares; por tanto el agua salina representa un 97% del total. En la atmosfera como vapor solo existen el 0.001% de agua.
El ciclo del agua consiste en evaporación, condensación y precipitación. Hay tres circuitos principales en el ciclo: el circuito del escurrimiento superficial, en el que el agua de lluvia se desplaza por el suelo y se convierte en parte del sistema de aguas superficiales; el circuito de evapotranspiración, en el que el agua se infiltra, se retiene como agua capilar y regresa a la atmósfera por evaporación y transpiración vegetal; y el circuito de aguas freáticas, en el que el agua se infiltra, circula por conductos acuíferos y sale por manantiales, fuentes o pozos donde se una al agua superficial, provocando nuevamente dicho ciclo del agua.
Ciclo del Oxígeno
Ciclo del Azufre
El oxígeno es un componente muy importante del aire y se requiere para mantener la vida, es el segundo elemento de mayor abundancia en la atmósfera.
El oxígeno participa en muchas reacciones fundamentales para sostener la vida, es el aceptor final de los electrones en la cadena respiratoria que es la máxima suministradora de energía en los organismos aerobios (son los que consumen oxígeno).
La fotosíntesis es el proceso fundamental por el que los vegetales producen su propio alimento (es decir son autótrofos). Para poder llevar a cabo la fotosíntesis, los cloroplastos (en las plantas verdes), captan bióxido de carbono (que contiene oxigeno y carbono) del medio ambiente, agua, y finalmente, utilizando enzimas y la energía luminosa, producen:
oxígeno y glucosa.
El oxígeno producido en la fotosíntesis sale en forma de gas y es el que se encuentra en el aire. Es introducido por todos los organismos aerobios, donde entra en la cadena respiratoria como aceptor final de electrones para formar agua que es llamada agua de oxidación y es eliminada por los seres vivos en el sudor, la orina, las lágrimas etc. El bióxido de carbono (que también contiene oxígeno), es producto de reacciones catabólicas aerobias y es expulsado por los organismos aerobios y reciclado por las plantas de la forma antes vista.
Este oxígeno que se encuentra en el aire, también es utilizado por el hombre en sus reacciones de combustión, que como se había visto anteriormente, producen bióxido de carbono que también se recicla en la fotosíntesis.
De esta forma existe una circulación constante de oxígeno y una especie de simbiosis entre los organismos que respiran oxígeno y las plantas, donde los organismos aerobios utilizan el oxígeno de las plantas para su metabolismo y producen bióxido de carbono que es aprovechado por las plantas para producir oxígeno y nutrientes.
El ciclo del azufre tiene fases sedimentarias y gaseosas. Desde su larga fase sedimentaria el azufre inmovilizado en depósitos orgánicos e inorgánicos, se libera por desgaste y descomposición, y es transportado a los ecosistemas terrestres en forma de solución salina.
El azufre entra a la atmósfera desde diversas fuentes: consumo de combustibles fósiles, erupciones volcánicas, intercambio de compuestos orgánicos de azufre (sulfuro de dimetilo) en superficie de los océanos, y gases liberados en los procesos de descomposición. Principalmente entra a la atmósfera como ácido sulfhídrico
(H2S)
, el cual interactúa rápidamente con el oxígeno para formar azufre molecular
(S2)
y dióxido de azufre
(SO2)
, que, tras ser oxidado, con ayuda de luz a SO3, reacciona con el vapor de agua, y es devuelto a la superficie diluido en el agua de lluvia en forma de ácido sulfúrico
(H2SO4)
.
Una tercera vía de transporte de azufre del océano al continente que en general no se considera, es el SO4 contenido en las microgotas del aerosol de agua marina que las tormentas y los vientos dominantes transportan desde los mares al interior de los continentes. Cualquiera que sea la fuente, el azufre en forma saludable es tomado por las bacterias y las plantas e incorporado a través de una serie de procesos metabólicos, que empiezan por la fotosíntesis, a sus aminoácidos azufrados.
La excreción y la muerte lleva de vuelta al azufren desde la materia orgánica hasta el suelo y al fondo de los embalses, lagos y mares, donde las bacterias lo liberan como ácido sulfhídrico y posteriormente lo transforman en sulfato.
El ciclo del fósforo no es completamente equilibrado. Los fosfatos son llevados al fondo del mar como sedimentos, más rápidamente de lo que lo hacen los animales marinos y son depositados en el fondo marino, de donde el ser humano y otros animales lo toman al ingerir alimentos marinos. El fosfato se excreta o regresa a la tierra y al agua por la acción de las bacterias descomponedoras, de donde vuelve a ser usado por los productores, y luego se incorpora en las rocas.
Los animales obtienen su fosforo como fosfato inorgánico del agua que beben y como fosfatos orgánicos e inorgánicos de los alimentos. Las plantas toman el fósforo como fosfato inorgánico, que se transforma en compuestos orgánicos.
El nitrógeno en el medio terrestre puede perderse por volatilización y por lixiviación (paso del material hacia las capas más profundas del suelo, donde ya no esta disponible), por lo que el manejo debe ser adecuado y cuidadoso.
La Ley del Mínimo fue renunciada para que fuese aplicable al problema de la distribución de especies y que tuviera en cuenta los límites de tolerancia de la manera siguiente:
La distribución de una especie estará controlada por el factor ambiental para el que el organismo tiene un rango de adaptabilidad o control más estrecho.
2.
Los rendimientos pueden ser los más altos o máximos solamente si no existen o permanecen factores limitantes. Mientras menos factores limitantes existan mayor será el rendimiento del cultivo. Que tan cerca de este punto se puede llegar depende, de factores económicos.
Estas nuevas especies surgen como resultado de hechos raros e aislados, más que de la acumulación gradual de muchos pequeños cambios a lo largo del tiempo, sugiere un estudio reciente en el que se han analizado miles de especies y sus árboles familiares evolutivos. Estas también son llamadas
especies invasoras
porque al momento de establecerse y dispersarse producen daños en su entorno y poniendo en peligro a las demás especies uno de los principales es la pérdida de biodiversidad y en casos extremos la extinción de algunas especies.
Ing. Fernando Saucedo Martínez
I n g . F e r n a n d o S a u c e d o M a r t í n e z
La ley del mínimo dice que el nutriente que se encuentra menos disponible es el que limita la producción, aun cuando los demás estén en cantidades suficientes.
La
ley de tolerancia
señala que la existencia y prosperidad de un organismo o una especie en particular depende del carácter completo de un conjunto de condiciones.
La materia se “recicla” constantemente a través de ciclos que llamamos biogeoquímicos, en los cuales los compuestos químicos siguen diferentes rutas en las que la materia pasa de su estado elemental para convertirse en materia inorgánica, luego en orgánica para regresar a su estado elemental.
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