Comunidad de organismos vivos y su medio ambiente físico que se conectan mediante flujos de energía y de ciclos de elementos químicos
BIOCENOSIS (Karl Möbius, 1877)
Los organismos vivos de un hábitat determinado. Comunidad biótica, comunidad ecológica, o comunidad a secas usadas hal hablar de ecología, vienen a ser sinónimos de biocenosis
ECOLOGIA (1869, Ernst Haeckel)
Rama de la Biología que estudia las interacciones entre los organismos y su ambiente
BIOTOPO (Ernst Haeckel, 1866)
Zona con características climáticas y geográficas definidas ocupada por una comunidad de especies vegetales y animales.
HABITAT
Lugar de un ecosistema que tiene las condiciones naturales donde vive una especie y al cual se halla adaptada
FLUJO ENERGÉTICO
También llamado FLUJO DE ENERGÍA pues pasa de una forma de energía a otra.
Energía viene a ser la capacidad de realizar un trabajo. El comportamiento de la Energía se describe en las leyes de la termodinámica:
Primera Ley de la Termodinámica: la energía puede transformarse de una clase en otra, pero no puede destruirse.
Segunda Ley de la Termodinámica: al pasar de una forma de energía a otra (energía mecánica a química a calor y viceversa) hay pérdida de energía en forma de calor. Cualquier cambio de una forma de energía a otra produce pérdidas por calor. De esto se deduce que un ecosistema no puede ser autoabastecido de energía en el corto plazo y que todos los procesos naturales son irreversibles en cuanto al flujo de energía, es decir, el flujo de energía sigue una sola dirección.
El gráfico muestra la energía (flechas negras) y los nutrientes inorgánicos (flechas blancas) fluyendo a en el ecosistema. La energía fluye por el ecosistema en enlaces carbono-carbono. Cuando hay respiración, estos se rompen y el carbono se combina con el oxígeno y forma dióxido de carbono (CO2). El proceso libera energía usada por los organismos (mueve los músculos, digiere alimento, excreta desechos, piensa, etc.) o se pierde en forma de calor. Las flechas negras en el diagrama muestran el movimiento de esta energía. Toda la energía viene del sol, y final de toda la energía es perderse en forma de calor. La energía no se recicla en los ecosistemas
Los nutrientes inorgánicos vienen a ser el otro componente en el diagrama. Son inorgánicos porque no contienen enlaces carbono-carbono. Entre ellos tenemos el fósforo en los dientes, huesos y en las membranas celulares; el nitrógeno en los aminoácidos (piezas básicas de las proteínas); y hierro en la sangre (para mencionar solo unos pocos nutrientes inorgánicos). El flujo de los nutrientes se representa con flechas blancas. Los autótrofos encuentran estos nutrientes inorgánicos en una especie de almacén de nutrientes inorgánicos, que es generalmente el suelo o el agua alrededor de la planta. Estos nutrientes inorgánicos pasan de organismo en organismo al ser consumido por otro. Al final, los organismos mueren y se vuelven detrito, alimento para los llamados descomponedores. En esta etapa, la energía restante es extraída (y se pierde como calor), y los nutrientes inorgánicos regresan al suelo o agua para utilizarse de nuevo. Los nutrientes inorgánicos se reciclan, la energía no.
CADENA ALIMENTICIA (o CADENA TRÓFICA)
Son relaciones que se establecen entre las poblaciones de un ecosistema tienen como finalidad principal obtener alimento. Viene a ser una representación simplificada de la interacción que se establece en la naturaleza de la acción de comer, en la cual la materia y la energía se van traspasando de un organismo a otro.
Los productores o autótrofos son los organismos vivos que fabrican su propio alimento orgánico, es decir los vegetales verdes con clorofila, que realizan fotosíntesis. Por medio de este proceso, las sustancias minerales se destransforman en compuestos orgánicos, aprovechables por todas las formas vivas. Otros productores, como los quimiosintetizadores -entre los que se cuentan ciertas bacterias-, elaboran sus compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicas que hallan en el exterior, sin necesidad de luz solar.
Los consumidores, también llamados heterótrofos, son organismos que no pueden sintetizar compuestos orgánicos, y por esa razón se alimentan de otros seres vivos. Según los nutrientes que utilizan y el lugar que ocupan dentro de la cadena, los consumidores se clasifican en cuatro grupos: consumidores primarios o herbívoros, secundarios o carnívoros, terciarios o supercarnívoros y descomponedores.
Los herbívoros se alimentan directamente de vegetales. Los consumidores secundarios o carnívoros aprovechan la materia orgánica producida por su presa. Entre los consumidores terciarios o supercarnívoros se hallan los necrófagos o carroñeros, que se alimentan de cadáveres.
Los descomponedores son las bacterias y hongos encargados de consumir los últimos restos orgánicos de productores y consumidores muertos. Su función es esencial, pues convierten la materia muerta en moléculas inorgánicas simples. Ese material será absorbido otra vez por los productores, y reciclado en la producción de materia orgánica. De esa forma se reanuda el ciclo cerrado de la materia, estrechamente vinculado con el flujo de energía.
CICLOS BIOGEOQUIMICOS
Se denomina ciclos biogeoquímicos a los diferentes caminos que recorren los elementos químicos constituyentes de los seres vivos (C, N, P, Y OTROS.), dentro de los ecosistemas, tanto en el medio físico (atmósfera, corteza terrestre y océanos, ríos y lagos) como en los seres vivos. El funcionamiento de estos ciclos es muy importante para el mantenimiento de la vida en la Tierra.
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Ciclo del agua.
Ciclo del carbono.
El carbono (C) se encuentra como CO2 en la atmósfera o disuelto en el agua, como mineral en las rocas calizas y formando parte de todas las moléculas orgánicas de los seres vivos.
1. Los productores elaboran materia orgánica mediante la fotosíntesis utilizando el CO2 atmosférico y el que está disuelto en el agua. El carbono se convierte así en carbono orgánico (glúcidos lípidos y prótidos).
2. El carbono orgánico se incorpora a los animales a través de las redes tróficas.
3. Todos los seres vivos devuelven carbono a la atmósfera mediante la respiración y la descomposición de sus excrementos y cadáveres.
4. En algunas ocasiones, los restos animales y vegetales no se descomponen, sino que permanecen enterrados y, tras millones de años, forman depósitos de carbón y petróleo.
5. Las conchas y caparazones de animales marinos pueden originar margas y calizas. El carbono vuelve a formar parte de los seres vivos tras la disolución de las rocas, lo que ocurre muy lentamente.
6. La actividad volcánica y los manantiales emiten carbono en forma de CO2 a la atmósfera.
7. La utilización de combustibles fósiles y los incendios forestales están elevando anormalmente las cantidades de CO2 atmosférico.
8. Existe un intercambio de CO2 entre la atmósfera y los océanos, pero tan lento que no sirve para amortiguar las perturbaciones causadas por el hombre.
Ciclo del nitrógeno.
El nitrógeno (N) se encuentra en la atmósfera (78%) y, como sales minerales de nitritos o nitratos, en el suelo. En el interior de los seres vivos, el N forma parte de moléculas tan importantes como las proteínas o los ácidos nucleicos. Su ciclo es el más complejo de todos:
1. A pesar de la riqueza en nitrógeno de la atmósfera, pocos organismos pueden utilizarlo en forma de gas. Sólo unas bacterias que se encuentran en el suelo, en el agua y en las raíces de algunas plantas captan el nitrógeno del aire y lo transforman en compuestos nitrogenados del suelo. Son las bacterias fijadoras de nitrógeno.
2. Los vegetales absorben los compuestos nitrogenados por las raíces y los incorporan a su organismo mediante la fotosíntesis.
3. Los animales se alimentan de los vegetales y el nitrógeno circula a través de las redes tróficas.
4. Los excrementos y los cadáveres devuelven al suelo el nitrógeno en moléculas, como la urea o el amoniaco.
5. Las bacterias nitrificantes los transforman en nitritos y nitratos.
6. Parte de este nitrógeno no se recicla y se acumula en las capas más profundas del suelo o en los sedimentos de ríos y lagos.
7. Las bacterias desnitrificantes, que viven en suelos poco aireados y en los sedimentos, devuelven el nitrógeno al aire.
8. Este ciclo se está alterando por el uso excesivo de abonos nitrogenados, la erosión del suelo y las filtraciones de aguas contaminadas a los acuíferos subterráneos.
9. Debemos recordar que la utilización de combustibles fósiles devuelve a la atmósfera el nitrógeno en forma de óxidos que originan lluvias ácidas.
Ciclo del azufre
1. El azufre, como sulfato, es aprovechado e incorporado por los vegetales para realizar sus funciones vitales.
2. Los consumidores primarios adquieren el azufre cuando se alimentan de estas plantas.
3. El azufre puede llegar a la atmósfera como sulfuro de hidrógeno (H2S) o dióxido de azufre (SO2), ambos gases provenientes de volcanes activos y por la descomposición de la materia orgánica.
4. Cuando en la atmósfera se combinan compuestos del azufre con el agua, se forma ácido sulfúrico (H2SO4) y al precipitarse lo hace como lluvia ácida.
Ciclo del fósforo
El Fósforo es un elemento esencial para los seres vivos, ya que forma parte de la estructura de los ácidos nucleicos, y de las moléculas productoras de energía (ATP). Es un ejemplo de nutriente sólido que forma parte del suelo; se le encuentra en forma de fosfatos disueltos en agua, cuyo origen es la corteza terrestre.
Las plantas absorben el fósforo del suelo y lo integran al ADN, ARN y ATP de todas sus células. Los animales lo obtienen al ingerir vegetales u otros animales. Los restos de animales y vegetarles muertos, así como los materiales de desecho, sufren la acción de bacterias fosfatizantes, las cuales liberan los fosfatos incorporándolos al suelo. El agua arrastra a la mayoría de los fosfatos del suelo y los conduce a través de ríos, lagos y mantos freáticos hasta depositarlos en el mar. El fósforo también es consumido por la flora y la fauna acuáticas. Las aves marinas recuperan un poco del fosfato depositado en el mar al consumir productos acuáticos, pero la mayor parte de este elemento no vuelve al ciclo, por lo que prácticamente todo el fósforo que circula es el producto de nuevas aportaciones del sustrato geológico
Ciclo del oxígeno.
Es un ciclo gaseoso; la principal reserva es la atmósfera. Se origina en la fotosíntesis y es eliminado en la respiración, en procesos de combustión y en la descomposición aerobia de la materia orgánica. El oxígeno interviene en diferentes procesos de oxidación en la atmósfera y en la formación del ozono estratosférico.
El hombre interviene fundamentalmente sobre el ozono: en la troposfera incrementando su concentración y en la estratosfera disminuyéndola, en ambos casos a través de la emisión de diversos contaminantes.
El oxígeno, al igual que el carbono, cuando no se encuentra constituyendo los cuerpos de los organismos vivos en la forma de moléculas orgánicas complejas, se encuentra en forma gaseosa en la atmósfera. El oxígeno constituye cerca del 21% de los gases que dan lugar a la atmósfera, en donde se encuentra en forma de moléculas de O2; también se le encuentra en la forma de moléculas de óxidos (como los óxidos de nitrógeno y azufre, el dióxido de carbono) y de agua (H2O). El oxígeno molecular (O2) se incorpora a la atmósfera a través de dos procesos fundamentales: 1) por fotodisociación de las moléculas de vapor agua (esto es, la ruptura de las moléculas de agua por la acción de la radiación solar); y 2) por medio de la fotosíntesis. En este último proceso, los organismos fotosintéticos toman moléculas de agua directamente del medio en el que se encuentra (del suelo, en el caso de las plantas terrestres, o del medio acuático, en el caso de algas y cianobacterias). Durante la fotosíntesis, la molécula de agua se hidroliza, separándose en H+ y OH-, y posteriormente los átomos de oxígeno se liberan en la forma de oxígeno molecular. Este oxígeno es consumido por todos los organismos aerobios durante la respiración y es utilizado para oxidar sus alimentos y producir energía, dióxido de carbono y vapor de agua. De hecho, gran parte del oxígeno que los organismos absorben durante la respiración, se devuelve a la atmósfera en forma de moléculas de agua. El agua que se encuentra en la atmósfera, se condensa y cae como lluvia o rocío, alimentando al suelo y a los cuerpos de agua, de donde los organismos fotosintéticos lo pueden volver a tomar, cerrando el ciclo.