29 Jun
Organización de los Ecosistemas y Flujo de Energía
Niveles de Organización Biológica
La vida se organiza en niveles jerárquicos, desde lo más simple a lo más complejo:
- Individuo: Un organismo único.
- Población: Conjunto de individuos de la misma especie que coexisten en un área y tiempo determinados.
- Comunidad: Conjunto de poblaciones de diferentes especies que interactúan en un área específica.
- Ecosistema: La comunidad biológica junto con su entorno físico (factores abióticos), donde interactúan y fluye la energía y la materia.
- Biosfera: La suma de todos los ecosistemas de la Tierra, la capa de la Tierra donde existe vida.
Niveles Tróficos y Cadenas Alimentarias
Los niveles tróficos describen la posición de un organismo en la cadena alimentaria, es decir, cómo obtiene su energía.
Productores
Son organismos autótrofos, como plantas terrestres y algas. Son los únicos seres vivos que, por medio de la fotosíntesis, pueden utilizar la energía lumínica y sustancias inorgánicas o minerales para producir su propio alimento.
Consumidores
Son organismos heterótrofos que se alimentan de otros seres vivos o de sus partes para obtener energía.
Descomponedores
Son principalmente bacterias y hongos que tienen la capacidad de alimentarse de materia orgánica compleja y transformarla en sustancias simples, devolviendo nutrientes al ecosistema.
Estos niveles tróficos elaboran las cadenas alimentarias. Al interconectar diferentes cadenas alimentarias de un ecosistema, se obtiene una red alimentaria, que representa las complejas relaciones de alimentación.
La Materia Orgánica y la Energía en los Ecosistemas
La Materia Orgánica
La materia orgánica es un conjunto de moléculas complejas que poseen todos los seres vivos. Estas moléculas están formadas por átomos, unidos entre sí por uniones químicas. Estas uniones sirven como almacén de energía, la cual es aprovechada dentro de las células para realizar diversas tareas vitales.
Tipos de Energía Relevantes
- Energía Cinética: Permite el movimiento y proviene principalmente de los alimentos.
- Energía Lumínica: Proviene del sol y se almacena, por ejemplo, en forma de glucosa durante la fotosíntesis.
Tipos de Nutrición
Nutrición Autótrofa
Incluye la fotosíntesis, proceso en el cual se almacena energía química en forma de glucosa, con el aporte de energía lumínica. La glucosa es degradada cuando la célula necesita energía por medio de un proceso metabólico. La quimiosíntesis es otro tipo de nutrición autótrofa, donde los organismos obtienen su energía de compuestos inorgánicos que contienen hierro, nitrógeno y azufre.
Nutrición Heterótrofa
Consiste en degradar sustancias orgánicas que provienen del medio que los rodea, obtenidas de otros seres vivos.
Papel Fundamental de los Descomponedores
Las bacterias y hongos utilizan como alimento la materia orgánica que proviene de restos de seres vivos, excrementos u hojas que caen de los árboles. Durante este proceso, liberan minerales esenciales hacia su entorno, cerrando los ciclos de nutrientes.
Ciclos Biogeoquímicos: La Circulación de la Materia
Los ciclos biogeoquímicos describen la circulación permanente de la materia entre los componentes vivos (bióticos) y no vivos (abióticos) del ecosistema. Las sustancias pueden acumularse durante largos periodos en reservorios (grandes depósitos) o por periodos cortos en fondos de recambio (donde hay un intercambio rápido).
El término ciclo biogeoquímico deriva del intercambio cíclico de los elementos a través de los organismos biológicos, en el que intervienen procesos químicos. El ciclo de la materia incluye los tres niveles tróficos básicos: productores, consumidores y descomponedores.
Los productores obtienen sustancias minerales del reservorio que constituye el suelo. La materia orgánica que producen pasa de un organismo a otro cuando estos se alimentan. Al final, todos los organismos mueren y sirven de alimento para los descomponedores, que devuelven al suelo o al agua los nutrientes inorgánicos, los cuales son reutilizados.
Macronutrientes y Micronutrientes
- Macronutrientes: Forman parte de las biomoléculas (sin contar el agua) y constituyen alrededor del 95% de la masa seca de los seres vivos. Ejemplos: Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno, Fósforo, Azufre.
- Micronutrientes: Son alrededor de treinta elementos que se requieren en cantidades pequeñas, pero son esenciales para las funciones vitales. Ejemplos: Hierro, Cobre, Zinc.
Ciclos Específicos de Nutrientes
Ciclo del Agua
El sol evapora el agua líquida que asciende y se condensa en gotitas, formando nubes. Desde allí, cae como precipitación que se incorpora directamente a cuerpos de agua o forma napas de agua subterráneas. También ingresa en los seres vivos, quienes devuelven el agua al ambiente mediante la transpiración (vapor de agua) o la excreción.
Ciclo del Carbono
El carbono se reserva en la atmósfera e hidrosfera, donde se integra como dióxido de carbono (CO2). Los organismos productores incorporan CO2 y lo utilizan para generar las biomoléculas que constituyen su cuerpo, las cuales luego serán transferidas a los consumidores. Al respirar, los seres vivos producen dióxido de carbono y lo devuelven a la atmósfera.
Ciclo del Oxígeno
El principal reservorio de oxígeno es la atmósfera. Durante la fotosíntesis, las plantas liberan oxígeno. Luego, con la respiración, los organismos incorporan el oxígeno atmosférico. En las capas altas de la atmósfera, el oxígeno es transformado en ozono (O3), una molécula crucial para filtrar la radiación ultravioleta.
Ciclo del Nitrógeno
Ciertas bacterias incorporan el nitrógeno gaseoso (N2) de la atmósfera y lo transforman en amoniaco (NH3), el cual, disuelto en agua, se convierte en ion amonio (NH4+). Por acción de otras bacterias (nitrificación), se transforma en nitritos (NO2-) y finalmente en nitratos (NO3-), formas asimilables por las plantas. Luego, el nitrógeno pasa a los diferentes consumidores a través de la cadena alimentaria y finalmente es devuelto al suelo con los excrementos animales, restos vegetales y animales, donde otras bacterias (desnitrificantes) pueden devolverlo a la atmósfera.
Ciclo del Azufre
El sulfato (SO4^2-) puede ser incorporado por las plantas, que lo emplean en la producción de materia orgánica. Esta materia orgánica se incorpora a través de la alimentación de los consumidores en la cadena alimentaria. Luego, los descomponedores, al actuar sobre los restos de los organismos, producen sulfuro de hidrógeno (H2S) y otros compuestos de azufre, que permiten al azufre retornar al suelo o a la atmósfera.
Ciclo del Fósforo
Sus principales reservorios son la corteza terrestre y las rocas marinas. La meteorización (destrucción de rocas por agentes atmosféricos) libera el fósforo en el suelo, haciéndolo disponible para las plantas. Luego, pasa a los consumidores a través de la cadena alimentaria, y la acción de los descomponedores lo devuelve al suelo, completando el ciclo.
La Transferencia de Energía en los Ecosistemas
La energía entra en el ecosistema a través de los productores y se almacena como energía química en la materia orgánica producida. A partir de allí, se transfiere de un nivel trófico al siguiente. Sin embargo, en cada transformación de energía en los seres vivos, se produce una pérdida de energía en forma de calor, lo que explica por qué las cadenas alimentarias suelen ser cortas y la biomasa disminuye en niveles tróficos superiores.
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