Cómo circulan la materia y.docx

¿Cómo circulan la materia y la energía en el ecosistema? Las poblaciones pueden clasificarse en niveles tróficos, según cómo obtienen su alimento. Los productores, son organismos autótrofos (elaboran sus propios nutrientes). Constituyen el primer nivel trófico. Descomponedores. Organismos heterótrof...

¿Cómo circulan la materia y la energía en el ecosistema? Las poblaciones pueden clasificarse en niveles tróficos, según cómo obtienen su alimento. Los productores, son organismos autótrofos (elaboran sus propios nutrientes). Constituyen el primer nivel trófico. Descomponedores. Organismos heterótrofos que se alimentan de restos de seres de cualquier nivel trófico. Consumidores. Organismos heterótrofos, es decir, se alimentan de otros seres vivos o de sus partes. Estos pueden ser, principalmente, primarios, secundarios o terciarios. Cada uno ocupa el segundo, tercer y cuarto nivel trófico, respectivamente. Consumidores primarios Los consumidores primarios son los organismos que se alimentan de los productores. Son heterótrofos, lo que significa que deben obtener su alimento de otros organismos. Los consumidores primarios más comunes son los herbívoros, que se alimentan de plantas. Consumidores secundarios Los consumidores secundarios son los organismos que se alimentan de los consumidores primarios. Pueden ser carnívoros, que se alimentan de otros animales, o omnívoros, que se alimentan de plantas y animales. Consumidores terciarios Los consumidores terciarios son los organismos que se alimentan de los consumidores secundarios. Son los depredadores más grandes de una cadena alimentaria. Los organismos omnívoros, se alimentan tanto de productores como de consumidores. Un ejemplo de una cadena alimentaria es la siguiente: Plantas → Conejos → Zorros → Águilas En esta cadena alimentaria, las plantas son los productores, los conejos son los consumidores primarios, los zorros son los consumidores secundarios y las águilas son los consumidores terciarios. Los descomponedores, como las bacterias y los hongos, descomponen los restos de los conejos, los zorros y las águilas una vez que mueren. Los organismos autótrofos producen compuestos orgánicos complejos a partir de sustancias simple usando energía lumínica (fotosíntesis) o producida en reacciones inorgánicas (quimiosíntesis). En cambio, los heterótrofos obtienen su energía de la degradación de moléculas orgánicas que forman parte de los organismos de los cuales se alimentan. ¿Cómo se representan las interacciones alimentarias en el ecosistema? Cadenas tróficas. Representan el flujo de energía y materia entre poblaciones de organismos de manera lineal. Comienzan con un productor y terminan con un descomponedor. Las flechas indican la dirección en la que fluyen la materia y la energía. Redes o tramas tróficas. En la naturaleza, las relaciones tróficas no son lineales: los productores pueden pertenecer a varias cadenas tróficas, y los consumidores secundarios y terciarios se alimentan de diversos organismos. Por esta razón, para que la representación se asemeje más a lo real, se utilizan las redes o tramas tróficas, que corresponden a un conjunto de cadenas tróficas interrelacionadas. ¿Cómo fluyen la materia y la energía en el ecosistema? Las pirámides ecológicas son modelos que representan las relaciones entre los niveles tróficos. Los productores constituyen la base y los niveles sucesivos son los siguientes pisos de esta. Pirámide de número. Muestra la cantidad de seres vivos en cada nivel trófico en un tiempo y en una superficie determinados. La forma típica de pirámide, con la base ancha y el vértice estrecho, representa cadenas alimentarias en las que los productores son plantas pequeñas y los consumidores, animales relativamente grandes (A). Si el productor es uno solo, la forma es diferente (B). Pirámide de biomasa. Representa la cantidad de materia orgánica (biomasa) de cada nivel trófico en un momento determinado. Se expresa en gramos por metro cuadrado (g/m2). En ecosistemas terrestres se observa una disminución desde los productores, pero puede ser invertida en ecosistemas oceánicos. Pirámide de energía. Muestran el flujo de energía entre los niveles tróficos. Cada escalón representa la energía almacenada en un nivel trófico en un tiempo determinado, cuyos valores se expresan en unidades de energía (kJ o kcal) por unidad de superficie o volumen y por unidad de tiempo. En cada eslabón de una cadena alimentaria disminuye la energía utilizable: cada nivel trófico solo aprovecha aproximadamente el 10 % de la energía disponible en el nivel trófico anterior. Esto se debe principalmente a la disipación de calor desde el cuerpo, al uso de energía para las funciones orgánicas y a la no asimilación de ciertos alimentos, por ejemplo, celulosa y secciones leñosas de las plantas. ¿Cómo circulan algunos materiales de interés biológico? Ciclo del agua. La circulación del agua en la naturaleza se denomina ciclo del agua o ciclo hidrológico, y en este participan los seres vivos y el ambiente. Este ciclo se produce de manera constante y es posible observar el agua en sus diferentes estados. Además del agua, otras sustancias fluyen cíclicamente entre los medios biótico y abiótico a través de los ciclos biogeoquímicos. Elementos sedimentarios, como el azufre y el fósforo, circulan por la litosfera, los seres vivos y la hidrosfera. Su reutilización en general es muy lenta (años). Gases como el oxígeno, el nitrógeno y los gases del carbono circulan por la atmósfera y los seres vivos, y se reciclan en poco tiempo (días-horas). Ciclo del carbono y del oxígeno. El carbono es el principal componente de las moléculas orgánicas, como lípidos, hidratos de carbono y proteínas, que son esenciales para los seres vivos. Asimismo, el oxígeno forma parte de algunas moléculas orgánicas e inorgánicas, y es esencial para la respiración de los organismos, por lo que sin este elemento no podría existir la vida. Ciclo del nitrógeno. El nitrógeno constituye el 78 % de los gases de la atmósfera y forma parte de la estructura de proteínas y ácidos nucleicos, como el ADN. La mayoría de los organismos no puede captar el nitrógeno atmosférico directamente, pero sí luego de su transformación Ciclo del fósforo. Este elemento forma parte esencial de todos los seres vivos, pues constituye la estructura de los ácidos nucleicos (ADN y ARN), y de muchas proteínas. Además, es el componente principal del ATP (molécula que almacena energía) y forma parte de la membrana plasmática, de los huesos y dientes en animales. En las plantas, su concentración es baja, encontrándose principalmente en las semillas. Al morir los seres vivos, los descomponedores devuelven el fósforo inorgánico al suelo y los productores pueden absorberlo. • El fósforo forma parte de los componentes geológicos, constituyendo las rocas y el suelo. La desintegración de la roca por acción de agentes atmosféricos (humedad, temperatura) y biológicos (descomponedores) libera fósforo que entra al ciclo. • Los productores absorben fósforo inorgánico y lo transforman en moléculas orgánicas. En las cadenas tróficas, el fósforo absorbido por los productores queda a disposición de los consumidores. • Parte del fósforo que es arrastrado hacia el mar es absorbido por el plancton. Así ingresa a las cadenas tróficas marinas. • Cuando las plantas y los animales excretan desechos o mueren, los fosfatos pueden ser absorbidos por los organismos detritívoros o descomponedores que reintegran el fósforo al suelo. • El fósforo también es liberado en las cenizas volcánicas y es absorbido por las plantas o arrastrado por el agua de ríos hasta llegar al fondo del mar, donde vuelve a formar parte de rocas, que son reservas de fósforo. ¿Cómo se relacionan fotosíntesis y respiración celular? La fotosíntesis y la respiración celular son dos procesos biológicos fundamentales que están estrechamente relacionados. La fotosíntesis es un proceso de producción de energía que ocurre en las plantas y otros organismos fotosintéticos. La respiración celular es un proceso de liberación de energía que ocurre en todos los organismos vivos. La fotosíntesis utiliza la energía del sol para convertir el dióxido de carbono y el agua en glucosa y oxígeno. La glucosa es una molécula de azúcar que se utiliza como fuente de energía para las plantas y otros organismos vivos. El oxígeno es un gas que se libera a la atmósfera. La respiración celular utiliza la glucosa para liberar energía. Esta energía se utiliza para realizar funciones celulares vitales, como el crecimiento, la reproducción y la locomoción. La fotosíntesis y la respiración celular son procesos opuestos que están conectados por el ciclo del carbono. En la fotosíntesis, el dióxido de carbono se convierte en glucosa, que es una forma de carbono orgánico. En la respiración celular, la glucosa se descompone en dióxido de carbono, que es una forma de carbono inorgánico. La fotosíntesis es importante para la vida en la Tierra porque proporciona el oxígeno que respiramos y la glucosa que necesitan las plantas y otros organismos vivos. La respiración celular es importante para todos los organismos vivos porque proporciona la energía que necesitan para vivir. En resumen, la fotosíntesis y la respiración celular están relacionadas de las siguientes maneras: Son procesos opuestos que están conectados por el ciclo del carbono. La fotosíntesis produce glucosa, que es una fuente de energía para la respiración celular. La respiración celular libera oxígeno, que es un producto de la fotosíntesis. Ambos procesos son esenciales para la vida en la Tierra. ¿Cómo se genera y se utiliza la energía en las células eucariontes? Las células eucariontes presentan núcleo y organelos, como los cloroplastos presentes en eucariontes fotosintéticos, y la mitocondrias que están en todos los eucariontes. ¿Cómo se complementan las funciones de estos organelos? Fotosíntesis. Proceso anabólico, realizado por organismos autótrofos, en el que la energía proveniente del Sol es utilizada para sintetizar glucosa a partir de sustancias inorgánicas. En las plantas ocurre en las estructuras verdes, principalmente las hojas, cuyas células poseen gran cantidad de cloroplastos. Estos contienen pigmentos que absorben la luz, y el más importante es la clorofila. En la ecuación se representa la reacción química general de la fotosíntesis: Respiración celular. Proceso catabólico por el cual los seres vivos obtienen energía en forma de ATP a partir de materia orgánica, como la glucosa, en presencia de oxígeno. Los organismos autótrofos y heterótrofos realizan respiración celular. La diferencia es que los autótrofos generan su propia materia orgánica, en cambio los heterótrofos necesitan obtenerla desde una fuente externa. Una parte del proceso ocurre en el citoplasma celular y la otra, en las mitocondrias. La siguiente ecuación representa la reacción química general de la respiración celular: Durante la fotosíntesis, la energía lumínica es convertida en energía química que es almacenada en moléculas orgánicas como la glucosa. La fotosíntesis es el primer paso del flujo de energía en el ecosistema y sustenta a los autótrofos que la realizan, y de forma indirecta, a los heterótrofos que integran la trama trófica. Por otro lado, a partir de la respiración celular se obtiene energía proveniente de la degradación de compuestos orgánicos como la glucosa. Reacción anabólica. Reacción de síntesis de sustancias en la que se consume energía. Reacción catabólica. Reacción degradativa en la que se libera energía. Anabolismo y catabolismo son las partes en las que se divide el metabolismo. ¿Cómo se relacionan fotosíntesis y respiración celular en los ecosistemas? La cantidad de energía química fijada por los organismos autótrofos mediante la fotosíntesis durante un tiempo determinado, en una superficie dada, se denomina productividad primaria bruta (PPB). Como las plantas también usan energía en la respiración celular, queda solo una parte disponible para los consumidores primarios, lo que se llama productividad primaria neta (PPN). Esto se puede representar por medio de la siguiente ecuación: PPN = PPB – respiración celular Esta diferencia entre la energía asimilada y la que queda disponible para el siguiente nivel se repite en todos los niveles tróficos. Para los consumidores, se habla de productividad secundaria. Productividad en ecosistemas marinos. Aunque los ecosistemas marinos presentan menor productividad primaria neta por superficie que la selva tropical, su contribución a la productividad del planeta es equivalente a esta, dada su gran extensión. La productividad de un ecosistema está determinada por la eficacia de los autótrofos para generar materia y energía. Por ende, los factores que afectan la fotosíntesis son los mismos que influyen en la productividad de un ecosistema. ¿Qué factores alteran los ecosistemas y cómo podemos ayudar a mantener el equilibrio? Cuando la relación entre los componentes del ecosistema es adecuada para su existencia, se habla de equilibrio ecológico. Este se manifiesta de manera dinámica: ante la alteración en algún parámetro se producen otros cambios que logran establecer nuevamente el balance. Las perturbaciones al equilibrio corresponden a sucesos que modifican las condiciones del ecosistema, por ejemplo, generando cambios en las interacciones entre los organismos, en la disponibilidad de recursos, en el tamaño de las poblaciones, en las características del hábitat, entre otras. Las perturbaciones naturales ocurren de manera espontánea en el medioambiente. Estas han formado parte integral de la dinámica de los ecosistemas desde sus orígenes, actuando como presiones selectivas que influyen en la evolución y en el surgimiento de la biodiversidad. A continuación, se describen algunos ejemplos: TERREMOTOS, INUNDACIONES, SEQUIA, ETC ¿Cómo el ser humano usa los recursos del ecosistema? Los recursos naturales se definen como aquellos bienes generados en la naturaleza sin la intervención del ser humano. Incluyen productos animales, vegetales, minerales, el aire, el agua y la luz solar, entre otros. El ser humano utiliza y transforma los recursos naturales para satisfacer sus necesidades. Sin embargo, sin una adecuada planificación, algunos de estos bienes pueden disminuir hasta desaparecer. La mantención de las sociedades humanas se sustenta en actividades productivas, muchas de las cuales requieren de la explotación de los recursos naturales. Agricultura. Actividad económica básica en las sociedades humanas. Consiste en el uso del suelo para el cultivo de productos que se utilizan principalmente como alimentos y en la fabricación textil. Ganadería Crianza de animales para producir bienes, como carne, cuero y leche. Los tipos más comunes son: bovina, avícola, porcina, ovina y caprina. En su modalidad intensiva, los animales se mantienen en cautiverio y con control riguroso de su ciclo de vida. Actividad forestal. Extracción y uso de los bosques, ya sea naturales o plantaciones hechas por el ser humano. La actividad forestal produce madera y celulosa para la fabricación de papel, entre otros. Pesca. Captura o cría de peces u otros animales acuáticos. Existen diversas técnicas, desde la pesca artesanal hasta la industrial. La actividad pesquera también incluye el procesamiento, almacenamiento, preservación y transporte de productos. Minería Es la extracción o explotación de los recursos minerales de la tierra desde yacimientos. Chile obtiene gran parte de sus ingresos por la actividad minera del cobre. En la imagen se observa parte de la mina de Chuquicamata. ¿Qué fuentes de energía de la naturaleza utilizamos? Las fuentes de energía utilizadas y desarrolladas por el ser humano, se pueden clasificar según su disponibilidad en renovables y no renovables. Energías no renovables. La mayor parte de la energía utilizada hoy, en el mundo, procede de recursos no renovables, fuentes energéticas que se agotan a escala humana. Estos son, principalmente, combustibles fósiles. Energías renovables. Podrían agotarse si se usan en exceso. Por ejemplo, la energía hidráulica. Se emplea para producir energía eléctrica, y si bien no contamina la atmósfera, requiere la instalación de centrales hidroeléctricas, que generan gran impacto ecológico. Las energías renovables no convencionales (ERNC) son las que se renuevan y su uso aún es bajo, como la energía del viento (eólica), la radiación solar y las mareas. También se utilizan para generar electricidad. Desde hace años en Chile se promueve su uso para reemplazar a los combustibles fósiles. Si bien el costo de estas de instalaciones suele se elevado, debería disminuir a medida que se masifiquen. Es una energía renovable convencional (ERC), pues se regenera a través de un ciclo (del agua). Esta tecnología es ampliamente usada en todo el mundo.