FLUJO DE ENERGIA EN LOS ECOSISTEMAS

UNIVERSIDAD NACIONAL JOSE

FAUSTINO SANCHEZ CARRION

FACULTAD DE INGENIERIA

CIVIL

E.A.P. INGENIERIA CIVIL

ECOLOGIA E IMPACTO AMBIENTAL

FLUJO DE ENERGIA EN LOS

ECOSISTEMAS

ALUMNO:

MELGAREJO DELA O SIMON JAMES

HUACHO-PERU

2015

Universidad Nacional Jos Faustino Snchez Carrin Ingeniera civil-Huacho

ii Ecologa e Impacto Ambiental

1. INTRODUCCIN

En este trabajo se tratar de explicar la manera por la cual la energa fluye por

un ecosistema. La comprensin del concepto de flujo energtico permite

comprender el estado de equilibrio de los ecosistemas, como puede ser afectado

por las actividades humanas y la manera en que las sustancias contaminantes

se mueven a travs del ecosistema

Los ecosistemas estn compuestos por organismos que transforman y

transfieren energa y compuestos qumicos. La fuente energtica inicial para

todos los ecosistemas es el sol. Los productores primarios son los organismos

que constituyen la entrada de energa en los ecosistemas, usando la energa

solar para transformar el agua y el CO2 en hidratos de carbono. Todos los dems

organismos de un ecosistema son mantenidos por esta entrada de energa.

Existen dos grandes grupos de organismos que dependen de los productores

primarios: los consumidores son aquellos que obtienen su energa y nutrientes a

partir de organismos vivos, mientras que los descomponedores son los que

satisfacen esas necesidades a partir de organismos muertos.


iii Ecologa e Impacto Ambiental

1 CONTENIDO 1 FLUJO DE ENERGIA EN LOS ECOSSISTEMAS ..........................................................................1

2 OBJETIVOS ............................................................................................................................1

3 ECOSISTEMAS .......................................................................................................................1

3.1 CLASIFICACIN DE LOS ECOSISTEMAS ..........................................................................2

Naturales: .....................................................................................................................2

- Terrestres: ....................................................................................................................2

- Acuticos: .....................................................................................................................2

Artificiales: ....................................................................................................................3

Urbanos ........................................................................................................................3

3.2 PROCESOS ENERGTICOS .............................................................................................3

Energa qumica: ...................................................................................................................4

Energa solar: ........................................................................................................................4

3.2.1 Fotosntesis, respiracin. ......................................................................................4

3.2.2 La quimiosntesis ..................................................................................................7

3.3 RUTAS DE LA MATERIA Y ENERGA EN EL ECOSISTEMA ................................................9

3.3.1 Cadena alimenticia o trfica ...............................................................................10

3.3.2 Nivel trfico ........................................................................................................13

3.3.3 Clasificacin de los hetertrofos ........................................................................13

3.3.4 Cadenas de detritos ............................................................................................14

3.3.5 Cadenas de parsitos ..........................................................................................14

3.3.6 Red trfica o trama alimentaria ..........................................................................15

3.3.7 Pirmide trfica ..................................................................................................17

4 PROBLEMAS PRACTICOS .....................................................................................................18

4.1 Problema 01 ...............................................................................................................18

4.2 Problema 02 ...............................................................................................................19

5 PRODUCTIVIDAD DEL ECOSISTEMA ....................................................................................19

6 Bibliografa .........................................................................................................................20

1 Ecologa e Impacto Ambiental


1 FLUJO DE ENERGIA EN LOS ECOSSISTEMAS

2 OBJETIVOS

a) Describir la estructura y la funcin que desempean los componentes de

un ecosistema y relacionar y comparar sus caractersticas esenciales con

las de cualquier otro sistema natural o artificial.

b) Identificar los factores vivos (biocenosis) y no vivos (biotopo) que

constituyen el entorno o medio ambiente de un organismo.

c) Interpretar los diagramas que representan cadenas y redes trficas

sencillas y comprender las relaciones trficas que se establecen en un

ecosistema.

d) Interpretar grficas que permitan comprender la influencia de los factores

abiticos en el ecosistema y describir los conceptos de punto ptimo,

margen de tolerancia y factor limitante.

e) Comprender la importancia de los organismos fotosintticos como

productores del ecosistema y valorar la importancia de los mecanismos

de autorregulacin que mantienen el equilibrio entre el nmero de

productores, consumidores y descomponedores.

f) Analizar crticamente y valorar las actitudes y los comportamientos

individuales y colectivos que contribuyen a proteger el planeta en el que

vivimos y a reparar, aunque sea en parte, el dao que ya se ha cometido.

3 ECOSISTEMAS

Ecosistema es el conjunto formado por los seres vivos que habitan en un

determinado lugar y las relaciones que se establecen entre todos sus

componentes y el medio en el que viven.

El tamao de un ecosistema puede ser, desde una gota de agua, hasta una

charca, un tronco de rbol, un bosque o un desierto.



Tambin se puede definir ecosistema como el conjunto formado por un

bitopo (el medio) y una biocenosis(los organismos) y las relaciones que se

establecen entre ellos.

3.1 CLASIFICACIN DE LOS ECOSISTEMAS

Recordemos que ecosistema es la unidad ecolgica integrada por la comunidad

de seres vivos en interaccin con su medio fsico para formar un sistema estable.

es la unidad fundamental de la biosfera y el centro de estudio de la ecologa.

Para comprender la clasificacin de los ecosistemas debemos recurrir primero al

concepto de sistema:

Sistema: Es una porcin del universo sobre el que enfocamos nuestra atencin.

Se conocen tres tipos:

Sistema cerrado: slo permite intercambiar con el ambiente energa, por

ejemplo, una caldera.

Sistema abierto: permite intercambiar con el ambiente materia y energa,

por ejemplo, un ecosistema, una amiba que toma los nutrientes del medio

donde vive, los procesa y regresa al medio en forma de desechos.

Sistema aislado: no permite intercambiar con el ambiente ni materia ni

energa, por ejemplo, cualquier tipo de termo.

Los ecosistemas son sistemas abiertos y pueden ser:

Naturales: cualquiera que exista en nuestro planeta, por ejemplo, selva,

desierto, etctera.

- Terrestres: Los ecosistemas terrestres presentan muchas variaciones

de fauna y vegetacin, estando distribuidos en los distintos continentes

y relacionados el clima de cada zona.

- Acuticos: En los ecosistemas acuticos se pueden diferenciar los

ecosistemas marinos y de agua dulce. Los ecosistemas marinos se

caracterizan por la salinidad de sus aguas y comprenden todos los

ocanos del planeta.



- Los ecosistemas de agua dulce se encuentran en ros, lagos y

humedales, y tienen una baja concentracin de sales.

- La salinidad del mar es de unos 35 g/l mientras que la de un ro no

llega a 1 g/l.

Artificiales: donde siempre habr intervencin del hombre, como un

campo agrcola, un terrario, etctera.

Urbanos

Los seres humanos viven en ciudades y stas pueden ser consideradas

tambin como ecosistemas especiales.

En las ciudades la especie dominante el ser humano y el medio fsico lo

forman las estructuras construidas por el mismo: edificios, calles, puentes,

etc.

La acumulacin de calor en las ciudades hace que la temperatura de una

ciudad pueda ser de hasta 2 grados ms elevada que la del entorno

natural circundante.

3.2 PROCESOS ENERGTICOS

Antes de continuar con el desarrollo de este tema, conviene tener presentes dos

conceptos fundamentales:

Energa: es la capacidad que tiene la materia para desarrollar un trabajo.

Trabajo: es una fuerza que se desplaza a travs de una distancia.

Siempre que un objeto se mueve, se calienta, se enfra o modifica su naturaleza,

se produce un cambio y hay variacin en el contenido energtico del sistema.

Ejemplos: una planta en crecimiento, un auto subiendo una montaa o un

esquiador bajndola, una hormiga acarreando una hoja, el movimiento continuo

de las olas o un generador nuclear de electricidad, absorben o liberan energa

en alguna forma.

Existen diferentes tipos de energa, pero en ecologa nos interesan dos:



Energa qumica: es la energa absorbida o liberada en cualquier cambio

qumico.

Energa solar: es la energa emitida por el Sol. Del total de la energa emitida por

el Sol en un da claro de verano al medioda, slo llega a la Tierra un mximo de

67% (Gates, 1965), el resto es absorbido por la atmsfera. La variacin en el

total de radiaciones recibidas en los diferentes ecosistemas depende de la

estacin del ao y de la localizacin (longitud, latitud, altitud) del ecosistema. La

distribucin de las diferentes especies depende de estos factores.

3.2.1 Fotosntesis, respiracin.

Gran parte de la energa que recibimos se degrada en forma de calor en la

superficie terrestre y es absorbida por las rocas y el agua: sin embargo, las

plantas utilizan las radiaciones solares, principalmente las ubicadas en las fre-

cuencia del rojo y del azul, para efectuar la fotosntesis.

62 + 62 6126 + 62

La fotosntesis implica intercambios entre el vegetal y la atmsfera El proceso de la fotosntesis se produce en clulas especializadas en el interior

de la hoja que se denominan clulas del mesfilo. Para que se produzca la

fotosntesis en las clulas del mesfilo, el CO2 debe ser transportado desde la

atmsfera exterior hacia el interior de la hoja. En los vegetales terrestres (tierra),

el CO2 ingresa a travs de las aberturas de la superficie de la hoja, denominadas

estomas. (Ver fig. 1).

ENERGIA SOLAR

Dixido de carbono Glucosa Agua Agua



El agua se desplaza desde el suelo, a travs del vegetal, hacia la

atmsfera.

Mientras la hoja pierde agua por medio de la transpiracin, la turgencia de las

clulas de la hoja se reduce, con lo cual se establece un gradiente de presin de

la hoja hacia la superficie de la raz-suelo. Esto produce un traslado de agua

Figura 1. (a) Seccin transversal de una hoja, que muestra los estomas, las clulas del mesfilo y las clulas epidrmicas. La ruta de la fotosntesis. El dixido de carbono

proveniente de la atmsfera se difunde en el interior de la hoja a travs de los estomas

hacia las clulas del mesfilo, en donde se transforma en tres molculas de carbono

(3 = PGA)



desde el suelo hacia la raz y desde la raz a travs del tejido conductor hacia la

hoja (Figura 2).

Figura.2 El transporte de agua a lo largo del gradiente de potencial hdrico () del suelo hacia las hojas y hacia el aire. (a) Siempre que el potencial osmtico de las races sea inferior al del suelo, el raiz ser inferior que el suelo, y las races continuarn absorbiendo agua del suelo. (b) Siempre que la presin de vapor de la atmsfera (humedad relativa) sea inferior a la del aire del interior de la hoja, el atmosfera ser inferior al hoja, y la transpiracin continuar.



Nuestro planeta, para efectuar la fotosntesis, slo aprovecha alrededor del 2%

del total de energa que recibe y con ella es capaz de producir anualmente

1.2x1012 toneladas de materia orgnica.

Slo las plantas (organismos auttrofos) pueden captar la energa solar y

transformarla en materia orgnica, bsicamente azcares. Estos productos

representan la base energtica para el resto de los seres vivos (hetertrofos)

quienes, por medio de reacciones qumicas de tipo exotrmico liberan energa),

los emplean para formar su propia materia y cubrir sus necesidades energticas;

a la vez, utilizan para su respiracin el oxgeno liberado durante la fotosntesis,

ste va a los alvolos pulmonares, a donde llega la sangre venosa rica en CO2;

por una doble difusin el CO2. Pasa a los pulmones para salir al exterior y el O2,

se combina con la hemoglobina que llena los glbulos rojos para ser llevada a

todas las clulas del organismo

2 2 2 2

Como ya se ha visto, la primera fuente de energa en los ecosistemas es la luz

solar que absorben las plantas durante la fotosntesis, sin embargo, existe otro

proceso llamado quimiosntesis que utiliza energa qumica en lugar de solar.

3.2.2 La quimiosntesis

Tiene lugar en los lechos ocenicos y en las cuevas oscuras donde hay

ausencia de energa solar. Ah los productores son bacterias que obtienen

energa de la oxidacin del sulfuro de hidrgeno y la utilizan para formar

compuestos orgnicos como lo hacen las plantas superiores.

Todos los organismos, ya sean unicelulares o pluricelulares, tanto auttrofos

como hetertrofos, estn sujetos a la tendencia natural de disminuir el "orden

energtico" y aumentar el "desorden" (entropa), es decir, a perder energa

(generalmente en forma de calor) sin darle un mximo de aprovechamiento.



Sin embargo, el total de energa que recibe la Tierra del Sol en un da es

equivalente al promedio diario de energa que irradia (pierde) la Tierra hacia el

espacio exterior. Esto nos lleva a recordar las dos primeras leyes de la

termodinmica:

3.2.2.1 Primera Ley de la termodinmica (Mayer)

"La energa no se crea ni se destruye, slo se transforma", o bien, "el total de

energa del universo es constante, slo cambia de una a otra forma.

A esta ley se le conoce tambin como Principio de conservacin de la energa.

3.2.2.2 Segunda Ley de la termodinmica (Kelvin)

El calor no se puede transformar totalmente en trabajo sin que alguna parte del

sistema sufra algn cambio.

A esta ley se le conoce tambin como Ley de la entropa.

La entropa mide el grado de desorden de un determinado sistema. Mientras ms

ordenado sea un sistema (entropa baja), mayor ser su capacidad para producir

un trabajo. Cuando un sistema llega a su mxima entropa no puede realizar

ningn trabajo, se dice que en ese momento "toda la energa cintica del sistema

est uniformemente distribuida" y el sistema se considera en equilibrio esttico.

En el caso de la primera ley, la energa interna total del universo se ha mantenido

porque el calor ganado o perdido por el sistema es igual a la suma del calor

intercambiado por el ambiente ms el total de energa empleada para realizar los

diferentes tipos de trabajo (mecnico, qumico, elctrico) realizados por el

sistema.

En el caso de la segunda ley, cuando un sistema (ser unicelular o multicelular)

tiende o ya alcanz su mxima entropa o distribucin uniforme de energa

cintica, el sistema alcanza el equilibrio (esttico) que lo imposibilita



Para desarrollar cualquier tipo de trabajo. En los seres vivos este "equilibrio"

llevara a los individuos a la muerte, ya que al no poder desarrollar ningn tipo

de trabajo, no habra transpone de nutrientes para poder efectuar sus funciones

vitales, no habra reproduccin de material gentico y el ser morira.

Por fortuna, ningn proceso biolgico funciona con una eficacia de 100%, pues,

aunque la primera Ley de la termodinmica tiene que cumplirse, la disminucin

natural de la entropa conduce a un trabajo celular disponible para las funciones

vitales del individuo.

3.3 RUTAS DE LA MATERIA Y ENERGA EN EL ECOSISTEMA

Desde el punto de vista energtico, ecosistema se define como la zona de la

naturaleza donde el flujo de energa y la circulacin de la materia entre sus

componentes biticos y abiticos estn en equilibrio dinmico.

La ruta de la energa se establece teniendo como base los organismos auttrofos

o productores (fotosintticos), que originan los materiales orgnicos, fuente de

energa para los hetertrofos o consumidores, inicindose as la cadena

alimentaria y el flujo de energa en el ecosistema.

Existe tambin una ruta de materiales cclicos, que van del sustrato (componente

abitico) hacia los seres vivos (componente bitico: productores y consumidores)

y regresan al sustrato mediante la accin de los desintegradores o degradadores,

que tienen la funcin de descomponer la materia orgnica muerta en compuestos

que puedan ser utilizados de nuevo por los auttrofos.

Desintegradores Productores

Sustrato

Consumidores



3.3.1 Cadena alimenticia o trfica

Es una relacin lineal e unidireccional que se presenta entre diversos individuos

de acuerdo a su alimentacin. El flujo de energa es lineal.

Una representacin abstracta de las relaciones alimenticias dentro de una

comunidad es la cadena trfica. Una cadena trfica es un diagrama descriptivo:

una serie de flechas, cada una apuntando a una especie a partir de otra, lo que

representa el flujo de energa trfica desde la presa (la especie consumida) hacia

el depredador (el consumidor).

Por ejemplo, el conejo se alimenta de pasto; el zorro se alimenta de conejos; y

el zorro ser el alimento de las guilas, el guila ser alimento de los

desintegradores (bacterias, hongos) y se reinicia el proceso energtico.

Escribimos esta relacin de la siguiente forma (figura 03):

,

Figura 03. Cadena alimenticia



Sin embargo, las relaciones trficas en la naturaleza no pueden representarse

como cadenas trficas simples y lineales. Por el contrario, implican numerosas

cadenas trficas combinadas en una compleja red trfica con conexiones que

van desde los productores primarios hacia una serie de consumidores (Figura

4). Dichas redes trficas se encuentran altamente interconectadas y sus

conexiones representan una amplia variedad de interacciones entre las

especies.

Figura 04. Una red trfica de una comunidad de pradera de la regin de Amrica

del Norte. Las flechas van desde presa (especie consumida) hacia el depredador

(consumidor)



Una sencilla red trfica hipottica se presenta en la Figura 5 para ilustrar la

terminologa bsica utilizada para describir la estructura de las redes trficas.

Cada crculo representa una especie y las flechas desde los consumidores hacia

las especies consumidas se denominan conexiones.

Las especies en las redes se distinguen tanto por ser especies basales, especies

intermediarias, o bien depredadores superiores. Las especies basales no se

alimentan de ninguna otra especie, pero son consumidas por otras. Las especies

intermediarias se alimentan de otras especies, y son presa de otras especies.

Los depredadores superiores no son consumidos por depredadores y se

alimentan de especies intermediarias y basales.

Figura 6. Una red trfica que representa las distintas categoras de especies.

A1, A2 no se alimentan de ninguna otra especie de la red trfica y se refiere a

las especies basales (normalmente plantas).

H1, H2 y H3 son herbvoros. C2 es un carnvoro y C1 se define como omnvoro,

dado que se alimenta de ms de un nivel trfico. Las especies designadas

por las letras H y C son especies intermediarias, porque son depredadoras y

al mismo tiempo presa dentro de la red trfica. P es un depredador superior,

porque no es consumido por ninguna otra especie de la red trfica. P tambin

exhibe canibalismo, dado que esta especie se alimenta de s misma



3.3.2 Nivel trfico

Es la posicin que guardan los individuos con respecto a su fuente de energa.

En las cadenas trficas la fuente de energa siempre es el Sol y el primer nivel

est ocupado por un auttrofo y el ltimo, por los desintegradores.

3.3.3 Clasificacin de los hetertrofos

Los consumidores, en general, se pueden clasificar por su cercana con los

productores que siempre sern el primer nivel trfico y que representan la mayor

cantidad de biomasa (peso total de los organismos de cada nivel). As, a los

herbvoros que se alimentan directamente de los productores se les llama

consumidores primarios, los carnvoros menores que se alimentan de los

herbvoros sern los consumidores secundarios, los carnvoros mayores, que se

alimentan a su vez de los carnvoros menores, sern los consumidores terciarios

y as sucesivamente.

La relacin entre consumidores y consumidos (quin se come a quin) describe

una cadena trfica; sin embargo, existen muy pocas cadenas trficas en la

naturaleza, ya que hay muy pocas especies, excepto los parsitos, que se

alimentan slo de una variedad de organismos.



3.3.4 Cadenas de detritos

En este tipo de cadenas tus productores son sustituidos por materia orgnica

en descomposicin, por lo que la fuente de energa es qumica. Los desinte-

gradores o detritfagos (bacterias, hongos, cochinillas, insectos) constituyen el

primer nivel trfico y a su vez el ltimo, como ocurre en las cadenas trficas.

NIVEL TRFICO I II III IV

3.3.5 Cadenas de parsitos

En estas cadenas el primer nivel, que a su vez constituye la fuente de energa

qumica, siempre est ocupado por un ser vivo, ya sea vegetal o animal y el

segundo nivel es el parsito.

Figura. 7

En esta cadena trfica, las flechas muestran el flujo de la energa qumica atravez

de los diferentes niveles; la mayor parte de la energa se degrada como calor de

acuerdo con la segunda ley de la termodinmica.



Generalmente en la naturaleza se presentan varias opciones de alimentacin,

lo que origina verdaderas redes o tramas alimentarias.

3.3.6 Red trfica o trama alimentaria

Es el nmero de opciones alimentarias que tiene un individuo consumidor en

una comunidad. El organismo no est encasillado en un determinado nivel

trfico sino que puede ocupar diversos niveles, excepto el primero. Ejemplo:

NIVEL

TROFICO I II III IV V VI VII

Energa

solar

algas camarn sardina atn tiburn hombre Desint.

Energa

solar

algas camarn sardina atn hombre Desint.

Energa

solar

algas camarn sardina hombre Desint.

Energa

solar

algas camarn hombre Desint.

Energa

solar

algas hombre Desint.

Energa

solar

algas Desint.



Figura 8. En este esquema se ilustra red alimentaria simplificada de la Antrtida. No estn los desintegradores.



Las interacciones en las redes alimentarias se complican por la presencia de

omnvoros como el hombre, osos, cerdos, ratas, pollos, cuervos, etc., que

pueden ser diversos tipos de consumidores.

Ejemplo:

Tipo de consumidor: Primario Secundario Terciario Cuaternario

Bayas y races Oso gris

Hojas frescas Venado Oso

Hojas frescas Insectos Ranas Oso

Hojas frescas Insectos Ranas Truchas Osos

En todas las cadenas o tramas trficas la fuente de energa siempre ser el Sol

y el primer nivel estar ocupado por un auttrofo. El ltimo nivel sern los

desintegradores.

A partir del segundo nivel trfico o consumidor primario, excepto en la cadena

de parsitos donde stos ocupan el primer nivel, la fuente de energa siempre

es qumica.

3.3.7 Pirmide trfica

La mayor cantidad de biomasa la tienen los productores por su acceso directo

a la energa solar. La energa va disminuyendo al aumentar el nivel trfico, por

tanto, tambin disminuye la biomasa. El esquema que representa estas rela-

ciones materia-energa se asemeja a la forma de una pirmide.



4 PROBLEMAS PRACTICOS

4.1 Problema 01

Escribe dos ejemplos de cadenas alimentarias terrestres con cuatro niveles

trficos. Indica el tipo de energa, con nmeros romanos el nivel trfico y con

nmeros arbigos el tipo de consumidor.

CADENA ALIMENTICIA TERRESTRE

Figura 9. La energa y la biomasa disminuyen gradualmente en los niveles

superiores de la pirmide



4.2 Problema 02

Da dos ejemplos do cadenas acuticas con un mnimo de cuatro niveles (sigue

las indicaciones que se dieron para las terrestres).

5 PRODUCTIVIDAD DEL ECOSISTEMA

Como ya vimos anteriormente, el total de materia viva de un ecosistema recibe

el nombre de biomasa. La cantidad de biomasa producida por una comunidad

es variable y es la que determina el crecimiento, disminucin o estabilidad de

una comunidad. Revisemos ahora los conceptos de productividad primaria (P) y

productividad primaria neta (Pn).

Productividad primaria (P). Es el total de energa que fijan los productores por

medio de la fotosntesis (primer nivel trfico), se le llama tambin productividad

primaria bruta (P).

Productividad primaria neta (Pn). Es el total de energa captada por los pro-

ductores (P) menos la energa utilizada por la respiracin (R) del mismo

productor (consumo de energa o gasto). Esta sera la cantidad de energa

disponible para los herbvoros (siguiente nivel trfico) y as sucesivamente.

=

En una pradera, la cantidad de biomasa del pasto (productividad primaria) es

menor durante el invierno que durante el verano (mayor nmero de horas/luz),

es menor en la poca de sequa que en la poca de lluvia, por lo que la cantidad

de biomasa producida es menor durante el invierno o la sequa. En una selva

ecuatorial la variacin en la productividad es menos notable que en la pradera

(aunque disminuye algo en la poca de "sequa"), porque el nmero de horas/luz

es prcticamente constante durante todos los meses del a



6 Bibliografa

DOLORES DE LA LLATA LOYOLA, M. (2003). Ecologia y medio ambiente. MEXICO D.F.:

EDITORIAL PROGRESO S.A.

SMITCH, T. M. (2007). ECLOGIA. MADRID(Espaa): PEARSON EDUCACIN S. A.

FLUJO DE ENERGIA EN LOS ECOSISTEMAS

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