relaciones ecologicas materia y energia
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ECOLOGIATRANSCRIPT
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Mg. AMANCIO ROJAS FLORES
RELACIONES ECOLOGICAS
MATERIA Y ENERGIA
ECOLOGIA GENERAL
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LA BISFERA
Actualmente los cientficos tienen
identificados y clasificados ms de
1.7 millones de organismos
diferentes, aunque creen que esta
cantidad pueda ser de hasta 10
millones, por lo que hay muchsimos
organismos que faltan por
descubrirse.
Figura 3.1 La bisfera es la capa delgada de la
superficie terrestre donde habitan los
organismos vivos. Comprende la hidrsfera,
la litsfera y parte de la atmsfera.
Todos estos organismos viven en
una regin de la Tierra que se
extiende desde el piso del ocano
hasta aproximadamente 10
kilmetros en la atmsfera.
Esta regin es llamada bisfera; la bisfera incluye toda la tierra, agua
y aire en los cuales los organismos
viven.
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Ecosistemas
El ecosistema es cualquier rea de la bisfera en la que las poblaciones de
una comunidad (factores biticos) interactan entre s y con el medio abitico,
en esta interaccin hay un flujo de energa y un reciclado de materiales.
As pues, el ecosistema es la unidad funcional fundamental de la ecologa. De acuerdo con este concepto, la bisfera est compuesta por una gran
cantidad de ecosistemas pequeos, medianos y grandes.
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Nicho ecolgico
Todos los organismos tienen un espacio fsico para vivir y, adems, tienen
una funcin ecolgica que desempear en dicho espacio durante su
interaccin con otros seres vivos.
El nicho ecolgico de un ser vivo es el rol o papel ecolgico que
desempea dentro de su ecosistema. Por ejemplo, el nicho ecolgico de
una mojarra que se alimenta de fitoplancton es el de ser consumidor
primario en el ro o estanque donde vive.
El reconocimiento de los nichos ecolgicos desempeados por los
organismos de un ecosistema dado es muy til para comprender cmo
est compuesto y cmo funciona dicho ecosistema.
En cambio, el hbitat se refiere al rea especfica del medio fsico en que
vive un organismo, mismo que puede ser compartido por otros seres vivos.
Si hacemos una analoga, el nicho ser la profesin de un organismo y el
hbitat, su domicilio.
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El ambiente fsico
La luz solar, agua, aire, suelo y minerales son todos factores abiticos que
afectan la sobrevivencia de organismos en un ecosistema. Qu tienen
todos esos factores en comn?
Aparte de ser inertes, todos estn relacionados al clima de alguna manera.
Clima es el conjunto de fenmenos meteorolgicos que caracteriza una
zona geogrfica por un largo perodo de tiempo.
Clima
El clima juega un rol importante en determinar la distribucin de los
organismos en la bisfera. La precipitacin, junto con luz solar, por ejemplo,
determina los tipos y nmeros de plantas que un rea puede soportar.
Los dos principales factores que determinan el clima de una regin son
temperatura y precipitacin. Los patrones de precipitacin para un rea
estn afectados por temperatura, altitud, y proximidad o cercana al agua.
Dependiendo de la influencia de esos factores, la precipitacin cae a la
tierra como lluvia, nieve o granizo.
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Temperatura
El sol es importante para los organismos no solamente por proporcionar la
energa luminosa para la fotosntesis, sino tambin porque calienta la Tierra y
provee las temperaturas a las cuales cada organismo puede vivir. La
temperatura de un rea est determinada principalmente por la latitud y la altitud
La cercana al agua tambin puede afectar la temperatura de un rea; las
brisas de un ocano a un lago, por ejemplo, tienden a causar veranos ms fros
e inviernos ms suaves o ms templados en reas cercanas.
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Figura 3.2 La luz del sol es cinco veces ms fuerte en el ecuador
que en los polos debido a que la superficie terrestre es
curva y porque el eje de la tierra est inclinado.
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A causa de las temperaturas clidas de la zona tropical, la mayora de la
precipitacin cae como lluvia o llovizna. Las selvas en estas reas tropicales
pueden recibir muchos metros de lluvia por ao.
Figura 3.3 Las fronteras de las zonas climticas no son
exactamente paralelas a las lneas de latitud.
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Biomas
Los biomas son las reas de la bisfera que pueden ser identificadas por
especies de plantas y animales dominantes.
Las condiciones climticas bsicas de temperatura y lluvias son similares
sobre reas amplias, como lo son los biomas.
Los biomas se clasifican en terrestres y acuticos. Estos ltimos se dividen
a su vez en dulceacucolas y marinos. Los biomas marinos contienen
muchas ms sales disueltas que los biomas de agua dulce; los biomas
terrestres son los ms variados.
Cada bioma tiene su propio rango de temperatura y cantidad de lluvias.
Estas condiciones climticas ayudan a determinar los tipos de organismos
que pueden vivir en esta regin.
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Biomas terrestres
Los biomas terrestres son grandes extensiones de tierra con condiciones
ambientales y comunidades de vegetacin similares. Estos biomas
generalmente reciben el nombre de la vegetacin que predomina
Selvas tropicales
Las selvas tropicales son encontradas en el ecuador o cerca de l; aqu
llegan ms verticales los rayos solares todo el ao, originando temperaturas
de hasta 40oC. Es una zona lluviosa (la cantidad de lluvia al ao es de 250 a
400 cm), en la que no se distingue una estacin de otra. Este bioma est
dominado por rboles muy altos de hojas anchas y siempre verdes.
Figura 3.4 Selva tropical
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Desiertos
Los desiertos son reas extremadamente secas, donde la precipitacin
pluvial puede ser menor de 25 cm al ao. Este bioma constituye
aproximadamente 20% de la superficie terrestre encontrndose en todos los
continentes, alrededor de los 30 latitud norte y sur.
Figura 3.5 Desierto
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Chaparral
Este bioma presenta lluvias abundantes en invierno y veranos secos; est
formado por pequeos rboles y grandes arbustos de hojas verdes perennes,
gruesas y duras que conservan el agua.
Figura 3.6 Chaparral.
Algunos animales de este bioma son: zorrillos, ratones, venados y una
variedad de reptiles y aves.
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Pastizales o praderas
Los pastizales o praderas habitualmente se encuentran en el centro de los
continentes. En general, tienen una capa continua de pastos y casi ningn
rbol, excepto a lo largo de los ros. Por su cercana a los desiertos, presenta
un clima clido semidesrtico, con pocas lluvias. Tiene suelo oscuro, rico en
humus
Los pastizales son potreros naturales que han sido usados durante siglos
por grandes manadas de animales pastadores (que comen pasto). En los
pastizales, abundan los animales que se alimentan de los pastos y semillas,
como: conejos, liebres, ratas, venados, coyotes, lobos y felinos.
Figura 3.7 Pastizal
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Bosque de conferas
En este bioma predomina un clima fro o templado y hmedo, con lluvias
regulares casi todo el ao. Las plantas dominantes son las conferas como
pinos, cipreses, abetos, oyameles y cedro blanco.
El suelo y, frecuentemente los troncos, se encuentran cubiertos de musgo y
helechos. Lo habitan entre otros muchos animales, el lobo, zorro, lince, oso
negro, castores, venados, etc.
Figura 3.8 Bosque de conferas
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Taiga
El bosque de conferas presenta un rea localizada ms al norte llamada Taiga. En este bioma, los inviernos son ms largos y fros. Los rboles de la taiga son
conferas, en gran parte. Su forma piramidal y sus hojas como agujas largas les
permiten quitarse la nieve con mucha facilidad. Debido a su clima tan riguroso, la
diversidad de vida en la taiga es ms baja que en muchos otros biomas.
Figura 3.9 Taiga.
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Tundra
La tundra es el bioma que se encuentra antes de llegar a los polos. La tundra
del rtico es una vasta regin sin rboles que rodea al Ocano rtico.
Las temperaturas del invierno suelen alcanzar los -55C o menos, los vientos
corren a 50 100 kilmetros por hora y la precipitacin promedio anual es de
25 cm o menos, lo que hace de este lugar un desierto congelado.
Figura 3.10 Tundra.
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Biomas acuticos
No todos los biomas estn localizados en la tierra. En realidad, la mayor
proporcin de la bisfera consiste de biomas acuticos. Como ya se
mencion anteriormente, los biomas acuticos se dividen en biomas
marinos y dulceacucolas. Los biomas marinos son los ms extensos del
planeta, pues cubren aproximadamente 71% de la superficie; mientras que
los biomas de agua dulce cubren apenas 1%.
Bioma marino
El bioma marino es un ambiente de agua salada que incluye sus ocanos y
sus costas. En el mar es donde se lleva a cabo la mayor parte del proceso
fotosinttico del mundo, a partir del cual se produce un gran porcentaje del
oxgeno que respiran los organismos acuticos y terrestres que hay sobre la
tierra. Las condiciones fsicas dentro del bioma marino varan
tremendamente. La luz, temperatura y presin del agua cambian con la
profundidad. La salinidad o contenido de sal del ocano tambin vara de
lugar a lugar.
Los componentes bsicos de estas sales son el NaCl o sal comn, el
magnesio, el calcio y el potasio.
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Estuarios La gravedad causa que los ros fluyan hacia los ocanos. En el lugar donde
el ro desemboca en el mar, se acumulan materiales que el ro arrastra,
causando que la regin sea poco profunda. Estas reas superficiales o poco
profundas donde se mezclan el agua dulce y el agua de mar son llamadas
estuarios.
Aunque los estuarios representan cerca de 10% del bioma marino, pueden
contener 90% de la vida marina, esto debido a que reciben un rico
abastecimiento de nutrientes provenientes de los ros y de los terrenos
aledaos. Los estuarios proporcionan hbitat para una gran variedad de
plantas y animales.
Los estuarios estn ubicados en los litorales y son zonas existentes entre
los biomas marinos y los de agua dulce. La combinacin de agua dulce y
salada en estuarios es descrita como salobre. A causa de estas aguas
salobres, viven en esos lugares animales tanto de agua dulce como de
agua salada. Algunos peces tales como el salmn, pasan a travs de los
estuarios cuando migran desde el ocano hacia los ros para desovar.
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Zonas marinas
El ambiente del ocano tiene muchas zonas diferentes. Las zonas son
clasificadas de acuerdo con la profundidad del agua, la presencia de luz y
distancia de la costa.
Figura 3.11 Esquema que nos muestra las diversas zonas del mar.
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Biomas de agua dulce
La mayora de los ros, lagos y lagunas localizados en los continentes
contienen agua dulce. El agua de estos biomas tiene una concentracin de
sales mucho ms baja que el agua de mar.
Los biomas de agua dulce se clasifican en dos categoras: aguas en
movimiento (ros y arroyos) y aguas quietas (lagos, lagunas, charcas y
estanques). Existe un tercer bioma, los humedales, sitios que se inundan,
ya sea durante todo el ao o durante una temporada. Son ejemplos los
pantanos, las cinagas, las marismas y los manglares.
Los biomas de agua dulce tienen grandes variaciones estacionales y de
temperatura. A causa de estas variaciones, los organismos que viven en
los biomas de agua dulce deben adaptarse a los cambios ambientales que
los organismos marinos no enfrentan.
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Agua quieta
Las condiciones que imperan en los lagos dependen fundamentalmente de
dos factores: su origen y sus dimensiones. El primero determina su
composicin qumica y biolgica. Mientras que el segundo determina que se
presenten procesos fsicos como el oleaje.
En funcin de su tamao, los lagos reciben distintos nombres. A los de
dimensiones reducidas se les suele llamar lagunas, y charcas cuando son
todava menores.
Agua en movimiento
Las aguas en movimiento de los ros hace difcil la vida para los organismos
que viven en el agua. A causa de que la vegetacin es frecuentemente
arrastrada por el agua en movimiento, los ros contienen pocas algas y otros
pequeos animales.
Humedales
La palabra humedal es un trmino relativamente nuevo ya que se empez a emplear hace aproximadamente 15 aos para englobar una serie de
ecosistemas como los pantanos, las cinagas, las marismas y los
manglares, entre algunos otros.
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Los humedales tienen gran importancia ecolgica y econmica. La primera se
debe a que se encuentran entre los ecosistemas ms productivos y son el
hogar de muchos mamferos, aves, reptiles, anfibios y peces que no son
comunes en otros ecosistemas.
Los manglares tienen otra funcin tambin muy importante, la de formar
barreras rompeolas que dan proteccin a poblados en regiones expuestas a
huracanes.
Su importancia econmica est directamente relacionada a su importancia
ecolgica, ya que, por ejemplo, las marismas y los manglares son sitios donde
completan sus ciclos vitales animales marinos como los camarones y algunos
peces.
Figura 3.12 Manglar.
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Energa y materia en el ecosistema
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Sabemos que cualquier comunidad de organismos interactuando junto con su
ambiente abitico es un ecosistema. Los ecosistemas desarrollan dos
importantes funciones: la captura y uso de energa y el reciclado de nutrientes
necesarios para los organismos.
Toda la energa en la mayora de los ecosistemas inicia como radiacin del
sol. Las plantas y otros organismos fotosintticos capturan esta energa
radiante y la usan para convertir compuestos inorgnicos en compuestos
orgnicos ricos en energa durante la fotosntesis. La materia y energa en
esos compuestos pasa a travs de la comunidad mientras un organismo
consume a otro.
Es importante reconocer que el flujo de energa del ecosistema es
unidireccional, no cclico, es decir, la energa no se recicla, por lo que el
planeta la debe estar recibiendo continuamente del sol. En cambio, las
sustancias qumicas como el nitrgeno, carbono, oxgeno, agua y minerales
circulan en la bisfera, de tal manera que se estn reciclando
o reutilizando continuamente.
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Ecologa de Ecosistemas
Ecosistema
Comunidad Ambiente Fsico
Seres vivos
Formada por
Energa
Materia
Requieren
Luz
Compuestos
minerales
CO2
Oxgeno
Compuesto por
proveen
El ecosistema es una Unidad Funcional
Los componentes estn vinculados por el Flujo de materia y energa
La ecologa de ecosistemas estudia los flujos de materia y energa.
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Niveles trficos
En toda comunidad la materia y energa pasan de las plantas a los
consumidores de plantas, de los consumidores de plantas a los
consumidores de carne y un consumidor de carne a otro consumidor de
carne. Cada paso en la transferencia de materia y energa en una comunidad
es llamada nivel trfico. Los principales niveles trficos son los
productores, los consumidores, y los descomponedores.
Productores
Las plantas y algunos otros organismos fabrican sus propios alimentos por
lo que son llamados auttrofos. Los auttrofos son los nicos organismos
en una comunidad que pueden convertir los compuestos inorgnicos en
compuestos orgnicos usados como alimentos. Como los auttrofos
producen alimentos para ellos mismos y para la comunidad entera son
llamados productores.
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Consumidores
Los animales, hongos, protozoarios y la mayora de las bacterias son
organismos que no pueden fotosintetizar y no fabrican sus propios alimentos,
por lo que se alimentan de otros organismos, por esta razn son llamados
hetertrofos o consumidores.
Algunos consumidores se alimentan directa y exclusivamente de
productores, la fuente de energa viva ms abundante en el ecosistema.
Estos herbvoros, que puede ser un, un conejo, una vaca, un venado o una
jirafa, se llaman consumidores primarios y forman el segundo nivel trfico.
Los carnvoros, como la araa, el halcn y el lobo, se alimentan de
herbvoros; se llaman consumidores secundarios y forman el tercer nivel
trfico. A veces, algunos carnvoros se comen a otros carnvoros y, cuando
lo hacen, forman el cuarto nivel trfico, el de consumidores terciarios.
Dependiendo de la naturaleza de su presa, los carnvoros tambin pueden
ser consumidores cuaternarios, que ocupan el quinto nivel trfico.
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Un tipo particular de consumidores es el de los detritvoros o carroeros. Estos organismos son animales que se alimentan de los desechos o detritus,
de una comunidad como hojas cadas, ramas y troncos de rboles muertos,
heces, exoesqueletos de insectos, cadveres, etctera. Entre estos
consumidores tenemos las lombrices de tierra, cangrejos, garrapatas,
ciempis, algunos insectos, protistas, buitres y chacales
Figura 3.13 Los carroeros como los buitres desempean un papel muy importante en un
ecosistema, ya que eliminan la materia orgnica en descomposicin evitando la
acumulacin de cadveres y el surgimiento de muchas enfermedades.
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Descomponedores
Las bacterias y los hongos son llamados descomponedores o desintegradores; obtienen su alimento de organismos muertos y desechos orgnicos. Los descomponedores son organismos que
digieren el alimento fuera de su cuerpo, absorben los nutrimentos que
necesitan y liberan los nutrimentos restantes. Mientras estos organismos
se alimentan, degradan los tejidos y los desechos de los organismos a
sustancias ms simples. A esto le llama proceso descomposicin. Los
descomponedores regresan el nitrgeno, los fosfatos y otras sustancias al
suelo o al agua. As, pueden ser vueltos a usar por los auttrofos,
comenzando de nuevo el ciclo. Si no existieran estos organismos, la
materia nunca sera reciclada.
Hay algunos consumidores que se alimentan tanto de plantas como de
animales y se les llama omnvoros. Como pueden comer todo tipo de
alimentos, pueden actuar como consumidores primarios, secundarios o
terciarios. Los seres humanos somos omnvoros; cuando comemos frutas
o verduras, somos consumidores primarios, pero cuando comemos carne
de pollo, de res o mariscos, somos consumidores secundarios
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Cadenas y redes alimenticias
El patrn de alimentacin formado por esta serie de organismos es un
ejemplo de cadena alimenticia.
Para ilustrar quin se alimenta de quin en un ecosistema, los eclogos con
frecuencia identifican a un representante de cada nivel trfico, que se come
al representante del nivel inferior.
Supongamos que una oruga come hojas, un petirrojo se come a la oruga, y
a su vez un zorro se come al petirrojo. Cuando el zorro muere, es
consumido por los descomponedores
El patrn de alimentacin formado por esta serie de organismos es un
ejemplo de cadena alimenticia.
En una cadena alimenticia, la energa fluye de un organismo a otro a travs
de cada nivel trfico.
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Figura 3.14 El primer nivel trfico de una cadena alimenticia
siempre est ocupado por un productor.
De dnde obtiene el productor la energa
que necesita para sobrevivir?
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Figura 3.15 Dibujo que muestra un ejemplo de una cadena alimenticia marina, donde el productor
es el fitoplancton, formado por algas microscpicas que constituyen el alimento del
zooplancton formado de infinidad de pequeos animales marinos.
La mayora de los organismos comen ms de un tipo de alimentos. As, una
simple cadena alimenticia no proporciona un esquema completo del flujo de
energa en una comunidad. Un esquema ms completo del flujo de energa en
una comunidad consiste de muchas cadenas alimenticias. Todas las cadenas
alimenticias interconectadas componen una red alimenticia
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Figura 3.16 Diagrama de una red trfica en la tundra rtica, durante la primavera y el verano. Las
flechas indican la direccin del flujo de energa. Esta red alimenticia est muy simplificada.
En realidad, forman parte de ella un nmero de especies de plantas y animales mucho
mayor que el que aqu se representa.
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Circulacin de materia y energa
Auttrofos
Hetertrofos Fuentes de energa y
materia inorgnicas
Fuentes de energa y
materia orgnicas
Se alimentan principalmente de
organismos vivos Se alimentan de organismos
muertos, desechos, heces.
Descomponedores Consumidores
Produccin
primaria Produccin
secundaria
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Pirmides ecolgicas
Los productores construyen y mantienen clulas por el uso de material
orgnico rico en energa que resulta de la fotosntesis.
Los consumidores construyen y mantienen clulas por el uso de materia
orgnica de los productores y consumidores que ellos comen.
La masa total de materia orgnica en cada nivel trfico es llamada biomasa.
La biomasa en cada nivel trfico contiene energa almacenada y es
alimento potencial para los organismos en el siguiente nivel trfico. Por
eso, tanto la materia como la energa son transferidas cuando los
organismos comen.
La transferencia de materia y energa desde un nivel trfico al siguiente no
es muy eficiente. Solamente una pequea fraccin de la biomasa en un
nivel trfico pasa al siguiente. La fraccin es pequea en parte porque no
todos los organismos de un nivel son consumidos por los organismos del
siguiente nivel.
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Una pirmide ecolgica se usa para mostrar cuantitativamente las relaciones
nutricionales entre los productores y consumidores de diferentes niveles
trficos en un ecosistema.
Estos modelos piramidales ponen a los productores en la base y al carnvoro
superior en la punta.
Se pueden utilizar muchos tipos de informacin para construir pirmides
ecolgicas. Los tres modelos de pirmides ms comunes son: de biomasa,
energa y nmeros.
Una pirmide de biomasa se muestra en la figura 3.17.
La biomasa ms grande est en los productores en la base de la pirmide. Al
moverse hacia arriba de la pirmide, la biomasa disminuye en cada nivel
sucesivo de consumidores; es decir, se necesita ms biomasa de
productores para dar de comer a menos biomasa de consumidores.
Por ejemplo: 5000 gramos de plantas (productores) sirven de alimento y generan una
biomasa equivalente a 500 gramos del consumidor primario; a su vez, esta cantidad
servira para producir una biomasa de ms o memos 50 gramos de un consumidor
secundario.
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Figura 3.17 Una pirmide ecolgica muestra que la biomasa
es mayor en los inicios de la cadena alimenticia.
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Una pirmide de energa representa la energa contenida en la biomasa de
los niveles trficos. En cada nivel trfico, los organismos usan algo de energa
para sus propios procesos de vida. Mucha de esta energa es perdida
mientras se come. Algo de energa es tambin almacenada en la biomasa que
no es ingerida o en la que no se digiere.
Por eso, la energa disponible en cada nivel trfico es aproximadamente 10%
de la energa del nivel anterior.
Los eclogos llaman a esta transferencia poco eficiente de energa la ley de 10%.
Si los productores en la pirmide de energa de la figura 3.18 suministran
3000 caloras de energa, cuntas caloras sern transferidas a cada nivel
sucesivo, asumiendo la ley de 10%?
La energa que no es ingerida o digerida no est disponible para
transferirse al siguiente nivel trfico.
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Figura 3.18 Estudios de varios ecosistemas indican que la transferencia neta de energa
entre los niveles trficos tiene una eficiencia aproximada de 10%.
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Consumidor
Consumidor
Consumidor
Productor
Descomonedor
Sol
1,000,000
Calories
20,000
10,000 5,000
5,000
2,000 1,000
2,000
1,000 500
500
300 200
6,700
Total 20,000
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Una pirmide ecolgica puede tambin mostrar los nmeros de organismos
en cada nivel trfico. En la naturaleza, hay mucho menos organismos en
cada nivel trfico superior.
Por ejemplo, una pradera est cubierta por una capa delgada de pasto y otras
plantas, estos organismos son los productores en la pradera. Una pradera tambin
tiene muchos consumidores primarios, tales como insectos, ratones y pjaros
comedores de semilla, pero van a existir unos cuantos menos consumidores
secundarios, tales como petirrojos y serpientes, y aun menos consumidores
terciarios, tales como halcones y gatos monts
El nmero de organismos en cada nivel trfico est directamente
relacionado a la cantidad de biomasa y energa en cada nivel. La biomasa
y la energa determinan el nmero de organismos que una comunidad
puede soportar.
Mientras la cantidad de biomasa y energa disponible para una comunidad
decrece, el nmero de organismos en la comunidad tambin decrece.
Observa en la pirmide de nmeros de la figura 3.19 cmo disminuye la
cantidad de organismos al subir de la base hacia la cspide de la
pirmide.
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Figura 3.19 El nmero de organismos que pueden ser soportados en cada nivel
trfico decrece a medida que se avanza hacia la cspide de la pirmide.
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Los ciclos en el ambiente
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Ciclos biogeoqumicos
En los ecosistemas, hay un constante flujo y reflujo de materiales inorgnicos
desde el medio ambiente hacia los organismos y de stos al medio. Este
movimiento circular de los elementos y compuestos qumicos en los
ecosistemas recibe el nombre de ciclos biogeoqumicos.
Los elementos y compuestos que forman parte de los ciclos biogeoqumicos
son el carbono, el nitrgeno, el fsforo, el oxgeno, el azufre, el magnesio, el
calcio y el agua, entre otros.
Se les conoce como ciclos biogeoqumicos porque involucran componentes
geolgicos, biolgicos y qumicos del ecosistema.
Los componentes del entorno geolgico son:
1) la atmsfera, constituida fundamentalmente por gases; 2)
2) la litsfera, la corteza slida de la tierra, y
3) la hidrsfera, que comprende los ocanos, lagos y ros.
Los componentes biolgicos de los ciclos biogeoqumicos son los seres
vivos (productores, consumidores y descomponedores) y los componentes
qumicos son los materiales inorgnicos.
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Ciclo del agua
El ciclo del agua o ciclo hidrolgico es el movimiento repetido de agua entre la superficie de la tierra y la atmsfera. El mayor reservorio de agua en el
mundo es el ocano, que contiene ms de 97% del agua disponible.
El ciclo hidrolgico es posible por la energa solar, que evapora el agua de la
superficie de los ocanos, lagos y lagunas y por la gravedad, que la regresa
a la tierra.
El agua que se evapora entra a la atmsfera como un gas llamado vapor de
agua. La evaporacin de los ocanos constituye el mayor intercambio de
vapor de agua entre la superficie y la atmsfera. En la atmsfera, el vapor de
agua se enfra y condensa para formar nubes. Eventualmente, las nubes
retornan el agua a la tierra como precipitacin en forma de lluvia, nieve o
granizo. El agua que cae sobre el suelo toma diversas vas. Parte del agua es
tomada por las plantas y animales; otra, alimenta los cuerpos de agua
superficiales (ros, arroyos, etc.) y subterrneos (mantos freticos), y una gran
cantidad escurre de la tierra de regreso al ocano.
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Figura 3.20 En el ciclo del agua, esta sube a la atmsfera como vapor de
agua para caer despus a la tierra ya sea como lluvia, nieve o granizo.
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Ciclo del carbono
Los dos procesos bsicos de la vida que participan en el ciclo del carbono
son la fotosntesis y la respiracin celular.
El carbono entra en la comunidad tras la captacin de bixido de carbono
(CO2) durante la fotosntesis. El CO2 es un compuesto gaseoso cuya reserva
ms importante es la atmsfera.
Cada ao se fija un promedio de 200 billones de toneladas de carbono
mediante el proceso de la fotosntesis, 90% de esta cantidad es fijado por
algas en los ocanos.
Son los productores los que fabrican compuestos de carbono ricos en
energa a partir de CO2 y H2O durante la fotosntesis. Parte del carbono es
regresada a la atmsfera por la respiracin celular realizada por los propios
productores y otra parte es incorporada al cuerpo de estos. De los
productores pasa a los consumidores y a los descomponedores que tambin
lo reciclan a la atmsfera por medio de la respiracin celular en forma de
CO2.
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Parte del carbono tiene un ciclo mucho ms lento. Por ejemplo, los moluscos
extraen el bixido de carbono disuelto en el agua y lo combinan con calcio
para formar carbonato de calcio (CaCO3), con el cual construyen sus
conchas.
Al igual que el CO2 atmosfrico, este CO2 puede ser usado por los
productores para la fotosntesis.
Actividades humanas como el uso de los combustibles fsiles y la tala y
quema de los bosques del planeta estn aumentando la cantidad de CO2 en
la atmsfera.
Las conchas de los moluscos muertos forman depsitos submarinos que
con el paso del tiempo se transforman en piedra caliza. Cuando la piedra
caliza queda expuesta al agua, es erosionada por esta y el carbonato de
calcio se descompone liberando bixido de carbono en el agua.
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Figura 3.21
En el ciclo del carbono, este
se toma de la atmsfera
durante la fotosntesis y pasa
a lo largo de los niveles
trficos. Se libera durante la
respiracin de todos los
niveles trficos y por la quema
de bosques y de combustibles
fsiles.
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Combustible
fsiles
plantas animales
organismos muertos
Decomposicin de animales muertos
2 respiracin
respiracin
1 fotosntesis
Quema de
Combustible fsiles
5
4 3
CO2 atmosferico
El ciclo del carbono
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Ciclo del nitrgeno El ciclo del nitrgeno es la ruta por la cual el nitrgeno se mueve entre los
organismos y la atmsfera.
El nitrgeno es un elemento esencial en muchos de los compuestos
encontrados en las clulas.
tambin contienen nitrgeno. La atmsfera est formada por
aproximadamente 78% de gas nitrgeno libre (N2), pero ni las plantas ni los
animales pueden usarlo directamente.
El gas nitrgeno debe ser convertido en otros compuestos como los nitratos
antes de que las plantas lo puedan absorber y utilizar.
El ciclo completo incluye cuatro procesos: fijacin de nitrgeno, nitrificacin,
amonificacin y desnitrificacin.
Por ejemplo, todos los aminocidos que forman las protenas en los
organismos contienen nitrgeno, las cuatro bases del ADN y ARN
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Figura 3.22 En el ciclo del nitrgeno diferentes tipos de bacterias son responsables
del cambio del nitrgeno gaseoso a compuestos de nitrgeno tiles para
las plantas y del regreso del nitrgeno a la atmsfera nuevamente.
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1 fijacion nitrogeno
5
bacteria
desnitrificante
3 decomposicion
por bacteria y hongos
N2 atmosferico
bacteria en
Ndulos de raices
De plantas y
En el suelo
nitrato (NO3)
4 bacteria
nitrificante
ammonia (NH3)
ammonium NH4+)
Desecho animales
Organismos muertos
El ciclo de Nitrogeno
asimilacion
animales asimilacion
plantas 2
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Fijacin de nitrgeno
El gas nitrgeno en el aire es convertido a compuestos de nitrgeno tiles en
un proceso llamado fijacin de nitrgeno. La mayora de la fijacin de nitrgeno es desarrollada por bacterias fijadoras de nitrgeno que viven en el
suelo y el agua. Otras viven en los ndulos o reas abultadas de las races de
plantas llamadas leguminosas, como el frijol y el chcharo.
Durante el proceso de fijacin de nitrgeno, las bacterias fijadoras de
nitrgeno convierten el nitrgeno atmosfrico (N2) a amonaco (NH3), el cual
es usado por las plantas para formar compuestos orgnicos.
Los fertilizantes comerciales que contienen nitrgeno tambin incrementan
la cantidad de nitrgeno fijado en el suelo.
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Nitrificacin
Algunas plantas usan directamente el amonaco, pero otras requieren que el
nitrgeno est en forma de nitratos. El proceso en el cual el amonaco es
convertido a nitratos es llamado nitrificacin. La nitrificacin ocurre cuando un grupo de bacterias llamadas nitrificantes transforman el amonaco a
nitritos (NO2) y despus a nitratos (NO3), los cuales son absorbidos por las
races de las plantas.
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Amonificacin
La amonificacin es la produccin de amonaco a partir de la descomposicin de compuestos nitrogenados como los aminocidos y la
urea, encontrados en organismos muertos y en sus desechos. Este
proceso es llevado a cabo por los descomponedores.
El amonaco producido puede permanecer en el suelo o puede ser usado
por bacterias nitrificantes para producir nitratos. Tanto el amonaco como
los nitratos en el suelo son absorbidos por las races de las plantas y son
utilizados para producir aminocidos y otros compuestos de nitrgeno.
Esos compuestos llegan a ser parte de las clulas de las plantas y
cuando un consumidor ingiere estas plantas, los compuestos de nitrgeno
llegan a ser parte del cuerpo del consumidor.
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Desnitrificacin
La desnitrificacin es la conversin de los nitratos a gas nitrgeno. Este proceso es realizado por un grupo de bacterias anaerobias llamadas
desnitrificantes, las cuales degradan los nitratos y liberan el nitrgeno a la
atmsfera.