lunes, 25 de noviembre de 2013

Cómo fluyen la materia y la energía en el ecosistema




Los seres vivos requieren materia para sustituir sus tejidos y energía para su funcionamiento. Se establece un flujo de materia y energía en la que la materia y la energía pasa de un eslabón a otro en una cadena alimentaria. La materia pasa del suelo a las plantas y de éstas a los animales. Cuando la planta y el animal mueren vuelve al suelo y es nuevamente utilizada por las plantas, previa a la desintegración a cargo de los descomponedores. La materia realiza un Ciclo, es decir la misma materia vuelve a ser utilizad muchísimas veces. 



La ENERGÍA es captada por las plantas (Productores) y pasa a los animales (Consumidores). En la planta y en el animal la energía se disipa en forma de calor y cuando las plantas y animales son desintegrados por los descomponedores (bacterias y hongos), esa energía continúa disipándose y sale de la comunidad pero no se recupera más. La energía no realiza ciclos, como en la materia, y no puede volver a ser utilizada. 


Al realizar la fotosíntesis, los vegetales absorben Energía Luminosa y la transforman en Energía Química, que los animales al ingerir los alimentos, la introducen en su organismo. Esa Energía Química se transforma en Energía Cinética o Energía del Movimiento, ya que los animales y el hombre la utilizan para volar, correr, caminar, saltar, etc. Y en Energía Calorífica, que disipa el cuerpo hacia la atmósfera en forma de vapor.

Editado por; Hector Ceballos

Cómo se miden la biomasa y la producción en el ecosistema



Biomasa: Es el término que se ultiliza para indicar la cantidad de materia orgánica de la que está formado un individuo, un nivel trófico o el conjunto de un ecosistema.

La biomasa se mide en gramos, kilogramos o toneladas de materia orgánica seca por unidad de superficie o volumen. Otra forma de medirla es en kilojulios por unidad de superficie o volumen, ya que en la biomasa se almacena energía.

La biomasa, como recurso energético, puede clasificarse en:

1.Biomasa natural: La produce la naturaleza con intervención humana, por ejemplo las podas naturales de los bosques. El problema que presenta este tipo de biomasa es la necesaria gestión de la adquisición y transporte del recurso al lugar de utilización. Esto puede provocar que la explotación de esta biomasa sea inviable económicamente.Imagen 1

2.Biomasa residual: Es el residuo generado en las actividades agrícolas y ganaderas, así como residuos liquidos de la industria agroalimentaria (cáscaras,bagazos,vinazas, etc.) y en la industria de transformación de la madera ( fábricas de papel, muebles, aserraderos, etc.) Imagen 2

3.Cultivos energéticos: Son aquellos que están destinados a la producción de biocombustibles. Estos los podemos dividir en:

- Cultivos ya existentes como los cereales.

- Lignocelulósicos forestales como el chopo.

- Lignocelulósicos herbáceos como el cardo.

- Otros cultivos como la patata.


Producción. El concepto de producción (P) se refiere al incremento de la biomasa de un ecosistema o de uno de sus niveles tróficos. Se la define también como la “biomasa que consigue acumular el ecosistema por unidad de superficie y de tiempo”. Se mide en mg/cm2/día, g/cm2/año.



La producción primaria de una biocenosis es la cantidad de energía luminosa transformada en energía química por los vegetales. Pueden considerarse dos tipos: bruta y neta.

La producción primaria bruta (PPB) es la síntesis total de materia orgánica (biomasa) realizada por los autótrofos, incluyendo la que se consume en la respiración ( R), y que utiliza el vegetal para su crecimiento, funcionamiento y reproducción. PPB=PPN+R

La producción primaria neta (PPN) es la materia orgánica que queda después de descontar la respiración. Es el alimento que queda a disposición de los herbívoros. PPN=PPB-R

Se denomina producción secundaria al almacenamiento de energía en los tejidos de los organismos heterótrofos. En ellos, la Producción Secundaria Bruta (PSB) se corresponde con el porcentaje de alimento asimilado del total consumido. La PSNeta se refiere a la energía que queda a disposición del nivel trófico siguiente.

Productividad. La productividad (p) de un ecosistema, o de uno de sus niveles, consiste en la relación entre la producción (P) y la biomasa (B) de éste por unidad de superficie.


Editado por; Hector Ceballos

Pirámides ecológicas

Una pirámide ecológica es una representación gráfica que permite conocer el número de organismos, relaciones de la energía y la biomasa de un ecosistema. También se llaman pirámides Eltonian después de que Charles Elton, quien desarrolló el concepto de pirámides ecológicas.los organismos productores (plantas usualmente verdes) forman la base de la pirámide, con los subsiguientes niveles superiores representan los diferentes niveles tróficos (posición respectiva de los organismos dentro de las cadenas de comida ecológica). Para tener éxito en los niveles de la pirámide representan la dependencia de los organismos a un nivel dado de los organismos en el nivel inferior. Hay tres tipos de pirámides:de numeros, de biomasa y de energía.


Pirámide de biomasa

La biomasa es renovable orgánica (viviente) y material. Una pirámide de biomasa es una representación de la cantidad de energía contenida en la biomasa, a diferentes niveles tróficos para un tiempo particular. Se mide en gramos por metro o calorías por metro. Esto demuestra la cantidad de materia perdido entre los niveles tróficos. Cada nivel es dependiente de su nivel inferior de energía, por lo tanto, el nivel inferior determina la cantidad de energía estará disponible para el nivel superior. Además, la energía se pierde en la transferencia de modo que la cantidad de energía es menos más arriba en la pirámide. Hay dos tipos de pirámides de biomasa: de abajo arriba y de arriba abajo. Una pirámide en posición vertical es aquella en la que el peso combinado de los productores es mayor que el peso combinado de los consumidores. Un ejemplo es un ecosistema forestal. Una pirámide invertida es uno donde el peso combinado de los productores es menor que el peso combinado de los consumidores. Un ejemplo es un ecosistema acuático.



Pirámide de Números


La pirámide de números representa el número de organismos en cada nivel trófico. Esta pirámide se compone de una trama de relaciones entre los herbívoros de números (consumidores primarios), carnívoro de primer nivel (consumidores secundarios),carnívoros de segundo nivel (terciaria consumidores) y así sucesivamente. De esta forma varía de un ecosistema a ecosistema debido a que el número de organismos en cada nivel es variable En la parte vertical e invertido son los tres tipos de pirámides de números. Un ecosistema acuático es un ejemplo de pirámide vertical donde el número de organismos que se convierte en cada vez menos más arriba en la pirámide. Un ecosistema forestal es un ejemplo de una pirámide parcialmente erguida, como un menor número de productores de apoyar a los consumidores más primarios, pero hay menos consumidores secundarios y terciarios. Una pirámide invertida de números es uno donde el número de organismos en función de los niveles inferiores crece más cerca hacia el ápice. Una cadena alimentariaparásito es un ejemplo.



Pirámide de Energía


La pirámide de energía representa la cantidad total de energía consumida por cada nivel trófico. Una pirámide de energía es siempre en posición vertical como la cantidad total de energía disponible para la utilización en las capas superiores es menor que la energía disponible en los niveles inferiores. Esto sucede debido a que durante la transferencia de energía de menor a mayor nivel, un poco de energía siempre se pierde.



Editado por; Hector Ceballos

Ciclos biogeoquímicos


Un ciclo biogeoquímico se refiere al movimiento de carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, azufre, fósforo, potasio y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente (atmósfera, biomasa y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos: producción y descomposición. En la biosfera, la materia es limitada de manera que su reciclaje es un punto clave en el mantenimiento de la vida en la Tierra; de otro modo, los nutrientes se agotarían y la vida desaparecería.

Ciclos biogeoquímicos
Un elemento químico o molécula necesario para la vida de un organismo, se llama nutriente o nutrimento. Los organismos vivos necesitan de 31 a 40 elementos químicos, donde el número y tipos de estos elementos varía en cada especie.
Los elementos requeridos por los organismos en grandes cantidades se denominan:
1. Macronutrientes: carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, calcio, magnesio y potasio. Estos elementos y sus compuestos constituyen el 97% de la masa del cuerpo humano, y más de 95% de la masa de todos los organismos.
2. Micronutrientes. Son los 30 ó más elementos requeridos en cantidades pequeñas (hasta trazas): hierro, cobre, zinc, cloro, yodo.
La mayor parte de las sustancias químicas de la tierra no están en formas útiles para los organismos. Pero, los elementos y sus compuestos necesarios como nutrientes, son reciclados continuamente en formas complejas a través de las partes vivas y no vivas de la biosfera, y convertidos en formas útiles por una combinación de procesos biológicos, geológicos y químicos.
El ciclo de los nutrientes desde el biotopo (en la atmósfera, la hidrosfera y la corteza de la tierra) hasta la biota, y viceversa, tiene lugar en los ciclos biogeoquímicos (de bio: vida, geo: en la tierra), ciclos, activados directa o indirectamente por la energía solar, incluyen los del carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y del agua (hidrológico). Así, una sustancia química puede ser parte de un organismo en un momento y parte del ambiente del organismo en otro momento. Por ejemplo, una molécula de agua ingresada a un vegetal, puede ser la misma que pasó por el organismo de un dinosaurio hace millones de años.
Gracias a los ciclos biogeoquímicos, los elementos se encuentran disponibles para ser usados una y otra vez por otros organismos; sin estos ciclos los seres vivos se extinguirían por esto son muy importantes.



El término ciclo biogeoquímico se deriva del movimiento cíclico de los elementos que forman los organismos biológicos (bio) y el ambiente geológico (geo) e intervienen en un cambio químico.



Editado por: Carolina Lara

Niveles de organización de la vida


Niveles de organización abióticos
Los niveles de organización abióticos son aquellos que también existen en la materia inanimada. Se distinguen tres:
Nivel subatómico: lo integran las partículas más pequeñas de la materia, como son los protones, los neutrones y los electrones.
Nivel atómico: lo componen los átomos, que son la parte más pequeña de un elemento químico que puede intervenir en una reacción.
Nivel molecular: está formado por las moléculas, que se definen como unidades materiales formadas por la unión, mediante enlaces químicos, de dos o más átomos, como por ejemplo una molécula de oxígeno (O2) o de carbonato cálcico (CaCO3).

Niveles de organización bióticos
Existen cuatro niveles de organización bióticos, que son exclusivos de los seres vivos:
Nivel celular: comprende las células, que son unidades de materia viva constituidas por una membrana y un citoplasma.
Nivel pluricelular: abarca a aquellos seres vivos que están constituidos por más de  una célula. Se pueden distinguir varios grados de complejidad o subniveles.
Nivel de población: abarca a las poblaciones, que son el conjunto de individuos de la misma especie que viven en una misma zona y en un momento determinado. Se considera a los organismos de la misma especie no como individuos concretos, sino desde el punto de vista de las relaciones que se establecen entre ellos en el espacio y en el tiempo.


Nivel de ecosistema: se estudia tanto el conjunto de poblaciones de diferentes seres que viven interrelacionados, la llamada comunidad o biocenosis, como el lugar, con sus condiciones fisicoquímicas, en donde se encuentra el llamado biotopo. El conjunto de biocenosis y biotopo se llama ecosistema. El conjunto de ecosistemas de toda la Tierra obiosfera puede ser considerado como el nivel más complejo de organización de los seres vivos.




Editado por: Carolina Lara


La distribución geográfica de los seres vivos

La superficie de la Tierra no es uniforme. En muchos lugares se dan condiciones ambientales diferentes y también son distintas de las que se dieron en el pasado. Conocer estas diferencias nos ayuda a entender por qué una especie se encuentra, o no, en un determinado lugar.

¿Que factores influyen?
 
La luz
Prácticamente todos los seres vivos dependemos directa o indirectamente de la luz ya que ésta es la que hace posible la función clorofílica mediante la que los vegetales sintetizan la materia orgánica a partir de sustancias minerales. 
Las únicas excepciones a esta regla se encuentran entre algunos microorganismos muy especializados o extremófilos como las bacterias que viven bajo tierra o en los extraordinarios ecosistemas de las cuevas rumanas o de las fosas oceánicas que aprovechan el calor terrestre y las emisiones sulfurosas.
Simplificando mucho se puede representar la fotosíntesis a través de la siguiente fórmula:
 Imagen 1

La temperatura
El metabolismo de los seres vivos exige temperaturas dentro de unos márgenes muy precisos. El frío excesivo imposibilita los intercambios entre el suelo y las plantas, detiene la asimilación clorofílica, ralentiza considerablemente la respiración y deteriora los órganos o tejidos más expuestos. En cambio, temperaturas demasiado altas desnaturalizan las enzimas de las que depende el metabolismo y dañan o destruyen las estructuras moleculares y membranas celulares. Por eso, la vida es muy difícil por debajo o por encima de -10 y 50ºC respectivamente.
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El agua
El agua es el vehículo que permite el transporte tanto de los nutrientes como de los productos sintetizados por los vegetales. Todos ellos circulan de forma incesante en el interior de las plantas en forma de savia bruta o elaborada y constituyen una parte muy importante de su volumen (cerca de la mitad del peso de las plantas, y hasta el 90% del de ciertas hojas, está constituido por agua).

 


El viento
Directa o indirectamente el viento ejerce una influencia constante sobre los seres vivos aunque su incidencia real depende de la intensidad y en la mayor parte de los casos su existencia no perjudica a las especies ni resulta determinante en su distribución: 
  • Una suave brisa resulta agradable a la mayor parte de los animales y favorece los intercambios gaseosos y, con ellos, la fotosíntesis de las plantas. Por otra parte, el viento ayuda a dispersar los frutos y semillas y es aprovechado por muchos animales migratorios para facilitar sus desplazamientos.
  • Sin embargo, un viento excesivamente fuerte resulta siempre desfavorable ya que puede arrastrar o poner en peligro a numerosos animales y tiene un efecto desecante ya que incrementa mucho la transpiración. Bajo sus efectos las plantas se ven obligadas a cerrar los estomas para evitar la deshidratación lo que bloquea la fotosíntesis. Por supuesto, los vientos más fuertes pueden descuajar árboles o producir graves daños físicos en las plantas.
 


El espectro biológico 
Los factores climáticos susceptibles de determinar la distribución de los seres vivos producen efectos a escala regional (con la única excepción del viento que, en muchos casos, puede también adquirir importancia a escala local). Ello hace que las distintas especies de una misma zona tiendan a adoptar mecanismos y morfologías similares para superar de la mejor forma posible los periodos más desfavorables del año (normalmente la estación fría pero también, a veces, la estación seca).
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Editado por: Carolina Lara

El ecosistema: un sistema ecológico

Los seres vivos, su ambiente y las relaciones que se establecen entre unos y otros determinan los sistemas ecológicos. Cada zona, cada región, cada país presenta sistemas ecológicos característicos, tanto terrestres como

acuáticos. Algunos son comunes a la mayoría de las regiones de cualidades biogeográficas similares. Otros, como los montes de ombúes o los bañados de Rocha, exhiben ciertas particularidades. Pero todos los ecosistemas integran componentes vivos, que constituyen la biodiversidad, y componentes no vivos en interrelación.

Comprender un sistema ecológico

Los organismos necesitan diferentes clases de recursos para sobrevivir, y al tratar de obtenerlos se ven obligados a interactuar con otros seres vivos. Veamos por ejemplo el carpincho, un mamífero roedor cuyo cuerpo es parecido al del cerdo. Llega a pesar 40 kilos, habita en llanuras próximas a ríos y lagunas de Colombia, Venezuela y Brasil, es buen nadador: «Durante el día permanece tendido en medio de las plantas acuáticas o va a pastar tranquilamente la hierba de la llanura. Sirve de presa al jaguar» (Darwin, 1832).

Entre el carpincho, sus enemigos naturales, la vegetación y el ambiente físico donde estos seres vivos habitan, existen muchísimas y complejas interacciones. Imagina que el número de carpinchos comienza a disminuir en forma alarmante y se te pide que estudies las causas del problema para evitar su desaparición. ¿Qué aspectos debes tener en cuenta para ayudar a la conservación de estos mamíferos?

Realizar un estudio detallado de la anatomía de algunos ejemplares aislados no sería provechoso. Para comprender el problema es necesario conocer los hábitos de vida del carpincho, el ambiente en que vive, la disponibilidad de alimento, las condiciones climáticas, sus enemigos naturales, la caza furtiva, la acción del hombre, etc. Es decir, hay que considerar el problema en forma global y estudiar el carpincho no como individuo aislado, sino como un integrante más de un sistema biológico o ecosistema. Este es el objeto de estudio fundamental de la ecología.




Editado por: Carolina Lara