CIRCULACIÓN DE CIRCULACIÓN DE MATERIA Y ENERGÍA EN MATERIA Y ENERGÍA EN

LA BIOSFERALA BIOSFERA

1.CONCEPTOS IMPORTANTES

• Biosfera: Conjunto de seres vivos de la Tierra, Forman un sistema abierto.

• Ecosistema: Conjunto de seres vivos, junto con los componentes no vivos.

• Comunidad o biocenosis: Conjunto de seres vivos de un ecosistema, que se relacionan entre ellos.

• Biotopo: Conjunto de condiciones físico-químicas de un ecosistema

• Ecosfera: Conjunto de todos los ecosistemas terrestres. Forman un sistema cerrado.

• Biomas: Los distintos ecosistemas de la Tierra

2. RELACIONES TRÓFICAS• CONCEPTO.

Representan la transferencia de energía de unos organismos a otros en forma de alimento.

• NIVELES TRÓFICOSConjunto de especies de un ecosistema que ocupan el mismo lugar en el flujo de energía y nutrientes.

- Productores: Fabrican materia orgánica a partir de materia inorgánica y energía del exterior. Son los autótrofos fotosintéticos (fitoplancton y plantas verdes) y quimiosintéticos( bacterias como las del azufre, hierro, nitrificantes).

- Consumidores: Se alimentan de materia orgánica ya elaborada. Heterótrofos.

. Consumidores: Se alimentan de materia viva.

C. 1ªarios: Se alimentan de productores: Son herbívoros y los parásitos de vegetales.

C.2ªrios: Se alimentan de c. 1ªrios: Son carnívoros y parásitos de herbívoros.

C.3ªrios; Se alimentan de c.2ªrios: Carnívoros que comen carnívoros y parásitos de carnívoros.

Detritívoros o saprobios: Se alimentan de residuos, excrementos o cadáveres que

descomponen parcialmente.Necrófagos o carroñeros que se alimentan de cadáveres recientes( buitre, hiena, insectos). Saprófagos que se alimentan de restos vivos descompuestos/(insectos, ácaros). Coprófagos que se alientan de excrementos.

Omnívoros o diversívoros: :Presentan

alimentación variada.

- Descomponedores: Transforman la materia orgánica en inorgánica para su

asimilación por los productores. Son las bacterias y los hongos.

• CADENAS TRÓFICAS- Concepto. Forma de representar las relaciones alimenticias de los distintos niveles

tróficos.- Tipos.

. Cadenas de depredadores.

. Cadenas de parásitos: La materia y energía circula de organismos grandes a pequeños. Los productores y consumidores están parasitados. Se pueden dar parásitos de 2º orden.

. Cadena de saprobios: Comienza con materia orgánica muerta y continua por distintos eslabones normalmente microscópicos.

- Características:

Ee imprescindible al menos: Productores y descomponedores.

Existe un número limitado de eslabónes.Regla del 10%

Los organismos de niveles tróficos inferiores suelen ser más numerosos.

Los ecosistemas jóvenes presentan cadenas simples

• REDES TRÓFICAS- Regla del 10%:

Sólo el 10% de la energía procedente de un nivel trófico es útil para los organismos del siguiente nivel. El 90% restante la gasta el nivel trófico en mantenerse, crecer y reproducirse.

Por eso con frecuencia se establecen conexiones entre los distintos niveles tróficos de una cadena , para poder obtener los nutrientes necesarios. Ej, Omnívoros

- Redes alimenticias.

Son conexiones que se establecen entre diferentes cadenas alimenticias

3. CICLO DE MATERIA Y ENERGÍA

• CICLO DE LA MATERIALa materia orgánica se va degradando por los diferentes niveles tróficos hasta convertirse en materia inorgánica por los descomponedores y de esa forma se vuelve al medio: Forma un ciclo cerrado.

• FLUJO DE ENERGÍALa energía solar entra en las cadenas tróficas por la fotosíntesis, que se transforma en energía química que almacenan las moléculas orgánicas. Los diferentes niveles la utilizan y parte se pierde en forma de calor: Forma un ciclo abierto.

La energía que pasa de un nivel a otro es sólo el 10% de la que el primero asimiló.

• PARÁMETROS TRÓFICOS

- BIOMASA. (B).

Cantidad de materia orgánica viva o muerta de un nivel trófico o ecosistema.

Se mide en peso seco o fresco / unidad de superficie o volumen.

grs / m2 grs/ litro calorias/ m2

Biomasa primaria: Producida por la actividad fotosintética de los productores.

Biomasa secundaria Producida por los seres heterótrofos

Biomasa residual: Producida por la actividad humana. Puede ser de origen primario como la paja o de origen secundario como el estiercol.

- PRODUCCIÓN ( P).

Incremento de biomasa de un nivel trófico o ecosistema por unidad de superficie y de tiempo.

g / m2 . año cal / m2 .año

Producción primaria(PP): Incremento de biomasa por parte de los autótrofos.

Producción secundaria (PS): Incremento de biomasa por los heterótrofos.

Producción bruta (Pb): Es la biomasa producida por los autótrofos, fijada por cada nivel trófico por unidad de tiempo

Producción neta (Pn): Es la biomasa que queda almacenada en los tejidos de un nivel tráfico, después de descontar la gastada en la respiración ( R). Por tanto es el alimento que queda disponible para el siguiente nivel trófico.

Pn = Pb – R

- PRODUCTIVIDAD ( p).

Si tengo 10 gramos de hormigas y en un año alcanzan 11 gramos, la producción es 1 gramo. Si tengo 1000 gramos de hormigas y en un año alcanzan 1.001 gramos, la producción también es un gramo Aún siendo la producción la misma cantidad, estos datos no son comparables ya que se parte de una biomasa distinta.

La productividad es la relación entre la producción y la biomasa.

p = P / B p bruta = Pb / B p neta = Pn / B

La productividad neta valora la riqueza de un ecosistema o nivel trófico, ya que representa la velocidad con que se renueva la biomasa. Se llama tasa de renovación ( r ). Su valor oscila entre 0 y 1.

p neta = r = Pn / B- TIEMPO DE RENOVACIÓN ( t),

Periodo de tiempo que tarda en renovarse un nivel trófico o ecosistema

t = B / Pn- EFICIENCIA ECOLÓGICA.

Es la parte de la producción neta de un nivel trófico que se en producción neta del siguiente.

( Pn / Pn nivel anterior) x 100

- BIOACUMULACIÓN.

Es la acumulación de sustancias tóxicas ( generalmente metales pesados y compuestos orgánicos sintéticos) en los seres vivos, y que al no eliminar los seres vivos se acumulan en sus tejidos, alcanzando concentraciones perjudiciales y tóxicas.

Su origen es variado, agua, suelo aire y seres vivos.

Se introducen por vía digestiva, respiratoria o cutánea.

Se van acumulando en las grasas u órganos internos, hasta alcanzar concentraciones tóxicas

4.PIRÁMIDES TRÓFICASEs la representación cuantitativa de los niveles tróficos.

• PIRÁMIDE NUMÉRICARepresenta el número de individuos de un nivel trófico por unidad de superficie y tiempo.

A veces puede salir invertida, ya que no se tiene en cuenta el tamaño de los individuos.( Una gramínea y un árbol representan lo mismo)

La información que se obtiene es poco significativa para comparar ecosistemas

• PIRÁMIDE DE BIOMASACantidad de materia viva presente en cada nivel trófico por unidad de superficie y tiempo.

Generalmente tienen forma de pirámide, aunque a veces se dan invertidas, dependiendo del tiempo de muestreo. En los ecosistemas marinos , si en el momento del muestreo los consumidores 1ªrios se han comido casi todo el fitoplancton (productores), puede pensarse que esta en desequilibrio, pero su tasa de renovación es alta y rápidamente se renueva. El fitoplancton sólo necesita un día pata renovarse y una encina necesita 15 años para sus primeros frutos.

Tampoco tienen en cuenta de que las partes de los vegetaels y animales no son igual de nutritivas

• PIRÁMIDE ENERGÉTICARepresenta los intercambios energéticos de cada nivel trófico. Cada peldaño es proporcional a la energía utilizada por el nivel en calorías o kcalorías por unidad de superficie y de tiempo.

Es la energía que un nivel pone a disposición del nivel trófico superior.

Siempre tiene forma de pirámide ( por la regla del 10% )

5.FACTORES LIMITANTES P.PRIMARIA

• FACTOR LIMITANTE.- Factor que limita la vida de un ser vivo.

- Ley de mínimo ( Liebig): El crecimiento de una especie vegetal se ve limitado por el elemento que se encuentre en cantidad inferior a la necesaria.

- Factores importantes: temperatura, luz, agua y nutrientes

• ENERGÍAS UTILIZADAS.- Energía interna; Energía utilizada para la fotosíntesis.

- Energía externa :Procedente del Sol pero que se utiliza para :

Mover el ciclo del agua, originar vientos y desplazamientos del agua, condiciona el clima y las lluvias, ciclo de los nutrientes…

- Energía de apoyo o auxiliar

Aportadas por el hombre; Sistemas de riego, maquinaria, uso de plaguicidas, abonos y transgénicos, invernaderos., combustibles fósiles..

6. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

• CONCEPTO.Son los ciclos en los que se reciclan los elementos que componen la materia viva.

• TIPOS.- CICLOS DE NUTRIENTES GASEOSOS.

La atmósfera es la principal reserva. La circulación es rápida.

Oxígeno, carbono, nitrógeno.

- CICLOS DE NUTRIENTES SEDIMENTARIOS

La litosfera es la principal reserva y el proceso de meteorización libera lentamente los materiales al suelo. La parte gaseosa es insignificante,

Fosforo, azufre.

• CICLO DEL OXÍGENO- Surge en la atmósfera y en el agua a partir de la fotosíntesis.- Los seres vivos comienzan a utilizarlo en sus reacciones de respiración de obtención

de energía.- Parte del oxígeno se incorpora a los minerales que se oxidan y se acumulan.- Los restos de materia orgánica se acumula y forman parte de los compuestos

reducidos de la corteza.

• CICLO CEL CARBONO- Se incorpora a partir del CO2 o del disuelto en el agua mediante la fotosíntesis que

se transforma en moléculas orgánicas.- La materia orgánica de los productores pasa a los consumidores.- Los seres vivos degradan la materia orgánica en la respiración aeróbia y devuelven

el C0 2 a la atmósfera o al agua.

- Parte del carbono se acumula en la corteza y se transforma durante largo tiempo y con las condiciones adecuadas en combustibles fósiles que en los procesos de combustión devuelven el C02 a la atmósfera.

- Las erupciones volcánicas también expulsan C0 2 a la atmósfera.

- Algunos animales marinos usan el C02 del agua en la formación de sus esqueletos de carbonato cálcico. Estos al morir precipitan las sales y forman las rocas calizas, que pueden emerger al exterior por algún proceso.

• CICLO DEL NITRÓGENO- El nitrógeno es el gas más abundante en la atmósfera ( 76%) pero no puede ser

utilizado directamente. Debe ser transformado para ser utilizado por las plantas- Fijación del nitrógeno

Las bacterias del suelo Azotobacter y Clostridium , las cianobacterias en el agua y las bacterias rhizobium, que viven en simbiosis en las raíces de las

leguminosas, fijan el N2 y lo transforman en amoniaco NH 3 .

- Amonificación.

Al morir los seres vivos el nitrógeno de los restos orgánicos se transforma en amoniaco.

- El N 2 atmosférico por la energía fotoquímica se combina con el oxígeno y forma Nox que pueden caer en forma de lluvia ácida.

azotobacter

clostridium cianobacterias

suelo agua

N2 NH3 raíces leguminosas

rhizobium

- Nitrificación

Proceso de transformación del amoniaco en nitritos y nitratos.

Nitrosación: Las bacterias nitrosomas transforman el amoniaco en nitritos

2NH 3 + 3 O 2 2 H + + 2 NO2- + 2H 2 O

Nitrificación: Las bacterias nitrobacter transforman los nitritos en nitratos

2 NO 2 + O2 2 NO3

- Las plantas captan los nitritos y nitratos que posteriormente permiten el paso de nitrógeno a los consumidores.

- Al morir los seres vivos sus restos orgánicos pueden sufrir el proceso de amonificación y transformarse en amoniaco.

- Desnitrificación.

Es la vuelta del nitrógeno a la atmósfera , mediante las bacterias anaerobias pseudomonas, que transforman los nitritos y nitratos en amoniaco y posteriormente

en nitrógeno .

Así se pierde entre el 20% y 80% del nitrógeno del suelo, para evitarlo se airea el terreno

• CICLO DEL FÓSFORO- El fósforo no tiene fase gaseosa, por tanto no se puede tomar del aire.- El fósforo se encuentra acumulado en las rocas en forma de fosfatos, y por erosión

es disuelto en el agua del suelo y de las acumulaciones de agua . De aquí pasa a las plantas y alos animales al consumirlas para sus esqueletos y otras moléculas fundamentales.

- Los fosfatos pueden obtenerse de la minería y utilizarse como abono para las plantas.

- En el mar la cadena se alarga a las aves que depositan excrementos ricos en fósforo ( guano) que se utiliza como fertilizante.

- Los restos de fósforo se depositan en los fondos marinos que junto con los restos de esqueletos formando sedimentos ricos en fosfatos.

- Al cabo de millones de años estos sedimentos pueden quedar en el exterior y sufrir de nuevo el proceso erosivo.