Importancia de la energía en los ecosistemas

1. UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE FILOSOFÍA, LETRAS Y CIENCIAS DE LA
EDUCACIÓN
ESCUELA DE BIOLOGÍA Y QUÍMICA.
NOMBRE: Mosquera Magaly
CURSO: Tercer Semestre “A” Biología Pedagógica
TEMA: Importancia de la energía en los ecosistemas

2. Flujo de energía
El ecosistema se mantiene en funcionamiento gracias al flujo de la
energía. Esta pasa de un nivel trófico al siguiente.
La energía fluye a través de la cadena alimentaria sólo en una dirección:
va siempre desde el sol, a los productores a los heterótrofos y a los
descomponedores.

3. La energía entra en el ecosistema en forma de energía luminosa y sale en
forma de energía calorífica que ya no puede reutilizarse para mantener otro
ecosistema en funcionamiento.
Pérdidas por calor
en respiración
Energía luminosa
Restos no
aprovechables por el
nivel trófico siguiente

4.  La transferencia de energía
de un nivel trófico a otro no es
totalmente eficiente.
 Porque los organismos de
cada nivel trófico gastan
energía en respirar, y demás
actividades metabólicas.
 Por ello las cadenas alimentarias tienen pocos eslabones: no hay
suficiente energía por encima de los depredadores de la cúspide de la
pirámide como para mantener otro nivel trófico.

5. Productores primarios.-
Los productores primarios son los organismos que hacen entrar la energía
en los ecosistemas. Los principales productores primarios son las plantas
verdes terrestres y acuáticas, incluidas las algas, y algunas bacterias.

6. Fotosíntesis y respiración.-
La fotosíntesis es el proceso por el que se capta la energía luminosa que
procede del sol y se convierte en energía química. Con esta energía el
CO2, el agua y los nitratos que las plantas absorben reaccionan
sintetizando las moléculas de carbohidratos, lípidos, proteínas que forman
las estructuras vivas de la planta.

7. Las plantas crecen y se desarrollan gracias a la fotosíntesis, pero
respiran en los periodos en los que no pueden obtener energía por
fotosíntesis porque no hay luz o porque tienen que mantener los estomas
cerrados.
En la respiración se oxidan las moléculas orgánicas con oxígeno del aire
para obtener la energía necesaria para los procesos vitales. En este
proceso se consume O2 y se desprende CO2 y agua, por lo que, en cierta
forma, es lo contrario de la fotosíntesis que toma CO2 y agua
desprendiendo O2.

8. ENERGÍA
La energía es la capacidad para hacer cambios o trabajo. La
termodinámica estudia la energía.
En los ecosistemas se estudia la energía lumínica, energía química
(enlaces químicos), electricidad, calor.

9. Primera Ley de la Termodinámica
CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
La energía puede transformarse de una clase en otra, pero no puede
destruirse. Ejemplo, la energía de la luz se transforma en materia
orgánica (leña), que a su vez se transforma en calor (fuego) y luz; el calor
se puede transformar en energía de movimiento (máquinas a vapor); ésta
en luz (dinamo que produce electricidad), y así sucesivamente.

10. La segunda ley dice que 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.

11. 10
100
1000
10.000
Energía
utilizable en
cada nivel
trófico
Ley del 10%: cerca del 10% de la energía disponible en un nivel trófico,
es incorporado en el siguiente.

12. Producción primaria bruta y neta.-
Cuando se habla de producción de un ecosistema se hace referencia a la
cantidad de energía que ese ecosistema es capaz de aprovechar. Una
pradera húmeda y templada, por ejemplo, es capaz de convertir más
energía luminosa en biomasa que un desierto y, por tanto, su producción
es mayor.

13. La biomasa.- es la cantidad total de materia viviente, en un momento
dado, en un área determinada o en un nivel trófico.
Se expresa en gramos de carbono, o en calorías, por unidad de
superficie.

14. • La producción primaria bruta de un ecosistema es la energía total
fijada por la fotosíntesis realizada por las plantas.
• La producción primaria neta es la energía fijada por fotosíntesis
menos la energía empleada en la respiración, es decir la producción
primaria bruta menos la respiración.

15. Cuando la producción 1ª neta es positiva, la biomasa de las plantas del
ecosistema va aumentando. Ejemplo, en un bosque joven en el que los
árboles van creciendo y aumentando su número. Cuando el bosque ha
envejecido, sigue haciendo fotosíntesis pero toda la energía que recoge
la emplea en la respiración, la producción neta se hace cero y la masa de
vegetales del bosque ya no aumenta.

16. • Los animales ingieren tejido vegetal, de él producen su estructura
corporal: esta es la PRODUCCIÓN SECUNDARIA, que servirá también
de alimento a otros animales.

17. • En los ecosistemas acuáticos abundan las bacterias.
•Los hongos son muy importantes en la biología del suelo.Su biomasa
supera frecuentemente la de los animales del ecosistema.
•Biomasa bacteriana en ecosistemas terrestres: 0,2 a 15 g C/m2
•La de los animales raramente sobrepasa 2 g C/m2.
•En los ecosistemas acuáticos oscila entre 0,1 y 10 g C/m2.

18. Mapa mundial de la Producción Primaria Bruta (GPP) que representa la cantidad total
de dióxido de carbono que las plantas terrestres aspiran a través de la fotosíntesis
cada año (en total, unas 123 mil millones de toneladas).

19. Cambio anual de la producción primaria neta (NPP) en el planeta entre
1982 y 1999 según estudios satelitales. Aumentó en las zonas dibujadas
en verde.

20. Producción en la biosfera
Producción anual Extensión Producción anual
(entre bruta y (106 km2) (106 ton C)
neta)
(gC/m2)
Bosques 400 41 16 400
Cultivos 350 15 5 250
Estepas y pastos 200 30 6 000
Desiertos 50 40 2 000
Rocas, hielos, 0 22 0
ciudades
Tierras 148 29 650
Océanos 100 361 36 100
Aguas 100 1.9 190
continentales
Aguas 362.9 36 290
Total 65 940

21. Eficiencia.-
Llamamos eficiencia de la producción primaria al cociente entre la energía
fijada por la producción primaria y la energía de la luz solar que llega a ese
ecosistema.
 El proceso de fotosíntesis podría llegar a tener una eficiencia teórica
de hasta un 9% de la radiación que llega a la superficie, sobre las plantas.
Es decir un 2% de la energía que llega a la parte alta de la atmósfera.
Eficiencia de distintas comunidades vegetales
Eficiencia de % dedicado a
la Producción Respiración
1ª bruta
Comunidades de fitoplancton < 0,5% 10 - 40%
Plantas acuáticas enraizadas > 0,5%
y algas de poca profundidad
Bosques 2 - 3'5% 50 - 75%
Praderas y comunidades 1 - 2% 40 - 50%
herbáceas
Cosechas < 1,5% 40 - 50%

22.  En plena estación de crecimiento y con las condiciones
favorables, eficiencias muy normales son del 1% de la energía que llega a
las plantas, o lo que es lo mismo del 0,2% de la energía total que llega a la
parte alta de la atmósfera.
 Las plantas están bien adaptadas al uso de luz difusa y de
relativamente baja intensidad y son mediocres usando luz de alta
intensidad.
 La explicación más probable de por qué no usan mejor la luz que
reciben, es que su actividad se encuentra limitada por la escasez de
elementos químicos y no por la luz.

23.  El C, el N y el P, entre
otros, son los elementos
que las plantas necesitan.
La producción depende
siempre del más escaso
de esos elementos: el
llamado factor limitante.
Normalmente suele ser el
P, aunque a veces lo es el
N.

24. Relación Productividad/Biomasa
 En una población de algas en la que cada alga se dividiera en dos
iguales cada 24 horas, ese cociente sería de 1 (eficiencia del 100%).
Significa que cada gramo de algas dobla su peso en 24 horas.
 La relación productividad / biomasa es muy alta en el
plancton, puede ser cercana al 100% diario. Esto quiere decir que la
población se renueva con gran rapidez. Significaría que pueden llegar
a tener tasas de renovación de hasta un día.
 En la vegetación terrestre el valor suele estar entre un 2 y un 100%
anual lo que significa tasas de renovación de entre 1 y 50 años.

25. Productores secundarios.-
Los productores secundarios son todo el conjunto de animales y
detritívoros que se alimentan de los organismos fotosintéticos.
Los herbívoros se alimentan directamente de las plantas, pero los
diferentes niveles de carnívoros y los detritívoros también reciben la
energía indirectamente de las plantas, a través de la cadena trófica.

26. Uso de la energía por los animales.-
Los animales obtienen la energía para su metabolismo de la oxidación de
los alimentos (respiración), pero no todo lo que comen acaba siendo
oxidado.
Parte se desecha en las heces o en la orina, parte se difunde en forma de
calor, etc. La repartición de energía en un animal es:

27.  La mayor parte de la energía absorbida se utiliza en el mantenimiento o
se pierde a través de las heces.
 Sólo una pequeña parte se convierte en producción secundaria
(aumento de peso del animal o nuevas crías).
Sólo una fracción insignificante de la energía puesta en juego en la
biosfera circula por las estructuras más complejas de la vida, las de los
animales superiores.

29. Por este motivo, las biomasas de los niveles tróficos decrecen
rápidamente a medida que aumenta el nivel.
Así, por ejemplo, con 8 toneladas de hierba se alimenta una tonelada de
vacas, y con una tonelada de vaca se alimenta una persona de unos 48
kg.

30. En ecosistemas acuáticos, cuando la diferencia de tasa de renovación entre dos
niveles tróficos sucesivos es muy grande, no se produce esta reducción de la
biomasa.
Así sucede en algunos sistemas planctónicos en los que la masa de fitoplancton se
puede duplicar en 24 horas y 1 kg de fitoplancton puede alimentar a más de 1 Kg
de zooplancton.

31. Detritívoros (Descomponedores) .-
Dentro del grupo de los productores secundarios, además de los animales
grandes y longevos, está el grupo de los detritívoros o descomponedores,
formado fundamentalmente por los hongos y las bacterias.
Son muy pequeños, están en todas partes, con poblaciones que se
multiplican y se desvanecen con rapidez. Desde el punto de vista del
aprovechamiento de la energía son despilfarradores y aprovechan poco la
energía: su eficiencia es pequeña.

32.  Los descomponedores tienen gran importancia en la asimilación de los
partes del resto de la red trófica.
 Son agentes necesarios para el retorno de los elementos, que si no
fuera por ellos se irían quedando acumulados en cadáveres y restos
orgánicos sin volver a las estructuras vivas.
 Gracias a su actividad se cierran los ciclos de los elementos.

33. Radiación.-
El fenómeno de la radiación consiste en la propagación de energía en
forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del
vacío o de un medio material.
• Radiación solar es el conjunto de radiaciones electromagnéticas
emitidas por el Sol.
•El Sol se comporta prácticamente como un cuerpo negro el cual emite
energía a una temperatura de unos 6000 ºK.
•La radiación solar se distribuye desde el infrarrojo hasta el ultravioleta.
•No toda la radiación alcanza la superficie de la Tierra, porque las ondas
ultravioletas más cortas, son absorbidas por los gases de la atmósfera
fundamentalmente por el ozono.
•La magnitud que mide la radiación solar que llega a la Tierra es la
irradiancia, que mide la energía que, por unidad de tiempo y área, alcanza
a la Tierra. Su unidad es el W/m².

34. Radiación solar en el planeta tierra.-
La mayor parte de la energía que llega a nuestro planeta procede del Sol.
El Sol emite energía en forma de radiación electromagnética.
La energía que llega al exterior de la atmósfera lo hace en una cantidad
fija, llamada constante solar. Esta energía es una mezcla de radiaciones
de longitudes de onda entre 200 y 4000 nm, que se distingue entre
radiación ultravioleta, luz visible y radiación infrarroja.

35. Radiación ultravioleta.-
Es la radiación ultravioleta de menor longitud de onda (360 nm), lleva
mucha energía e interfiere con los enlaces moleculares.
pueden alterar las moléculas de ADN, muy importantes para la vida. Estas
ondas son absorbidas por la parte alta de la atmósfera, especialmente por
la capa de ozono.
• Sólo las nubes tipo cúmulos de gran desarrollo vertical atenúan éstas
radiaciones prácticamente a cero.
• Es importante tener especial cuidado cuando se desarrollan nubes
cúmulos, ya que éstas pueden llegar a actuar como espejos y difusores e
incrementar las intensidades de los rayos ultravioleta y por consiguiente el
riesgo solar.
•Algunas nubes tenues pueden tener el efecto de lupa.

36. Los rayos ultravioletas se clasifican en tres grupos:
•Los UVA que actúan sobre los melanocitos intensificando el tono de la
melanina; son los responsables del bronceado directo e inmediato, que
aparece a los pocos minutos de tomar el sol y no causan inflamación.
•Los UVB aumentan la producción de melanina y son los responsables del
bronceado lento, intenso duradero, pero también de la aparición de
eritemas, inflamación y quemaduras, así como de los queratinocitos
quemados y en dosis elevadas pueden dañar las células y provocar cáncer
de piel.
•Los UVC se sabe que son muy calóricos y, por tanto, muy peligrosos y que
no influyen en el bronceado pero sí en la aparición de cáncer de piel.
Los factores que modifican la radiación solar son la radiación directa, la
luminosidad del cielo y la reflexión del suelo.

37. Luz visible.-
La radiación correspondiente a la zona visible cuya longitud de onda está
entre 360 nm (violeta) y 760 nm (rojo), por la energía que lleva, tiene gran
influencia en los seres vivos. La luz visible atraviesa con bastante eficacia
la atmósfera limpia, pero cuando hay nubes o masas de polvo parte de ella
es absorbida o reflejada.

38. Radiación infrarroja.-
La radiación infrarroja de más de 760 nm, es la que corresponde a
longitudes de onda más largas y lleva poca energía asociada.
• Su efecto aumenta la agitación de las moléculas, provocando el
aumento de la temperatura.
•El CO2 , el vapor de agua y las pequeñas gotas de agua que forman las
nubes absorben con mucha intensidad las radiaciones infrarrojas.
•La atmósfera se desempeña como un filtro ya que mediante sus
diferentes capas distribuyen la energía solar para que a la superficie
terrestre sólo llegue una pequeña parte de esa energía.

39. • La parte externa de la atmósfera absorbe parte de las radiaciones
reflejando el resto directamente al espacio exterior, mientras que otras
pasarán a la Tierra y luego serán irradiadas.
• Esto produce el denominado balance térmico, cuyo resultado es el ciclo
del equilibrio radiante.