LA MATERIA Y LA ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS

UNIDAD DIDÁCTICA 12
	LA MATERIA Y LA ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS
1. El ecosistema 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. 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. Más información sobre ecosistemas. 2. Componentes y factores de un ecosistema 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. Todo aquello que caracteriza a los componentes de un ecosistema se denomina factor. Los factores se clasifican en : Factores abióticos: Son todas la variables que caracterizan al biotipo o medio físico y permiten la vida de los organismos que están adaptados a ellos. Factores bióticos : son propios de los seres vivos que habitan en el ecosistema, las relaciones que establecen entre ellos y las influencias que ejercen en el medio. El medio físico. Factores abióticos. Se pueden clasificar en: Geográficos: Determinados por el relieve de la zona e influyen en los ecosistemas terrestres. Ambientales: En el ecosistema terrestre están relacionados con el clima (humedad, presión atmosférica, temperatura, vientos), y en los ecosistemas acuáticos dependen de la profundidad y la temperatura del agua así como de la luminosidad. Edáficos: Se refieren a la naturaleza y composición del suelo. Químicos: Se deben a las sustancias disueltas en el agua o dispersas en el aire atmosférico. Son muy importantes en el medio acuático. 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. 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: Asociaciones intraespecíficas: Como por ejemplo la familia, constituida por un macho y una hembra de la misma especie para procrear. La población también es otro ejemplo de este tipo de asociación, es decir, un conjunto de individuos de la misma especie que ocupan un territorio común. Se pueden distinguir varios tipos de poblaciones: Coloniales: Constituidas por organismos unidos y comunicados entre sí y que se originan a partir de un mismo progenitor. Colonia de coral Gregarias: Están formadas por la reunión de individuos de distintas familias para conseguir un objetivo concreto. Banco de peces Estatales: Integradas por individuos que presentan diferencias anatómicas y fisiológicas u entre los cuales existe una división del trabajo. Panal de abejas Asociaciones interespecíficas: Son las que se establecen entre los individuos de distinta especie. Las más importantes especies son: Competencia: Dos individuos de especies diferentes luchan por conseguir un beneficio. Las plantas de un bosque compiten por la luz Depredación: Un individuo de una especie (depredador) acecha, persigue y captura a otro de distinta especie (presa) para alimentarse. El camaleón es el depredador y el insecto la presa Simbiosis: Dos o más individuos de especies distintas se asocian, viven en íntima relación y se benefician mutuamente. Un liquen es el resultado de la simbiosis entre un alga y un hongo Parasitismo: Un individuo (parásito) vive a costa de otro (huésped), al que perjudica gravemente pudiendo llegar a producirse la muerte. Cuscuta: planta que se alimenta de otras sobre las que vive. Comensalismo: Una sola de las especies (comensal) se beneficia, sin que la otra (huésped) resulte afectada por su presencia o acción. El tiburón proporciona alimento y protección al pez rémora Inquilinismo: Un individuo (inquilino) se asocia a otro de distinta especie que le sirve de alojamiento. El cangrejo ermitaño vive dentro de conchas de moluscos vacías Más información sobre relaciones entre organismos. 3. Materia y energía en los ecosistemas 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. Ciclo de energía Niveles tróficos del ecosistema 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: Productores: Son los seres autótrofos, que captan la energía solar y la utilizan para transformar la materia inorgánica en materia orgánica. Consumidores: Son los seres heterótrofos que obtienen la materia y la energía alimentándose de los productores. Existen varios tipos: Consumidores primarios: Herbívoros, se alimentan directamente de los productores. Consumidores secundarios: Carnívoros, se alimentan de los consumidores primarios. Consumidores terciarios: Se nutren de los consumidores secundarios. Descomponedores: Son las bacterias y los hongos, que descomponen los restos orgánicos e inorgánicos de otros seres vivos y los transforman en materia útil para los productores. Cadenas tróficas Para representar de forma lineal las relaciones alimentarias que se establecen entre los distintos niveles tróficos, se utilizan las cadenas tróficas. 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. Redes tróficas Más información sobre cadenas y redes tróficas. Más información sobre la energía en los ecosistemas. 4. El ciclo de la materia en los ecosistemas 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 Para más información pincha aquí. 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. Ciclo del nitrógeno Para más información pincha aquí. 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. Ciclo del agua Para más información pincha aquí. 5. Algunos ecosistemas andaluces 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. 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. 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. 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. 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. Para más información sobre bosques mediterráneos pincha aquí. Más sobre bosques mediterráneos. 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. 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. 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. Marismas de Huelva Para más información sobre las marismas pincha aquí. 6. La biomasa 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. 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: no todos los organismos en los niveles inferiores son comidos no todo lo que es comido es digerido siempre se pierde energía en forma de calor 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. 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). Pirámide acuática Más información sobre pirámides tróficas. 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. 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. 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 . 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. La biomasa como fuente de energía Más información sobre al energía de la biomasa. Más información sobre la biomasa. 7. Actividades YA HAS FINALIZADO EL TEMA, AHORA PUEDES HACER LOS SIGUIENTES EJERCICIOS: Actividades 8. Activities Activity 1