Energía en los ecosistemas naturales
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Energía en los ecosistemas naturales. Es posible considerar un ecosistema como un complejo sistema termodinámico que está abierto a su medio ambiente. Necesita energía y materiales que toma del medio y a su vez devuelve en otras formas al mismo. En la base se encuentra la energía proveniente del sol.
Sumario
Ecosistemas naturales
La vida de las sociedades humanas su base se halla sostenida por los ecosistemas naturales. Las existencias están situadas en el vértice de la pirámide ecológica, en cuya base está la energía del sol, que es fijada por las plantas y pasa después por diversos animales, para llegar al final de la cadena.
Un ecosistema puede definirse como un conjunto de varias especies de plantas, animales y microbios interactuando entre sí y con su medio ambiente. En realidad se trata de una porción de la naturaleza aislada para su estudio. Es posible considerar un ecosistema como un complejo sistema termodinámico que está abierto a su medio ambiente. Necesita energía y materiales que toma del medio y a su vez devuelve en otras formas al mismo.
En la base se encuentra la energía proveniente del sol, que es captada por las plantas verdes (organismos autótrofos), que usan la energía de la luz en el proceso de la fotosíntesis, para fabricar hidratos de carbono (glucosa) a partir del dióxido de carbono y el agua, generando oxígeno en el proceso.
La energía de la radiación electromagnética (luz) es absorbida por la clorofila y almacenada en forma de [energía química] en los enlaces de las moléculas de glucosa. La glucosa producida en la fotosíntesis juega tres papeles en la planta:
- Junto con el nitrógeno, el fósforo, el azufre y otros nutrientes minerales absorbidos del suelo y el agua se utiliza para generar proteínas, hidratos de carbono, etc. que constituyen el organismo de la planta.
- La síntesis de estas moléculas y la absorción de los nutrientes implica un consumo de energía que se obtiene mediante la respiración celular.
- Finalmente una porción de la glucosa se almacena en la planta para necesidades futuras, en forma de almidón (hidratos de carbono) y aceites (lípidos).
Los organismos que se han de alimentar de otros porque no son capaces de fijar la energía por sí mismos como hacen los autótrofos, son los denominados heterótrofos. En un primer lugar debemos considerar los organismos que se alimentan exclusivamente de vegetales (fitófagos). Por encima de ellos se encuentran los organismos que se alimentan de otros animales (carnívoros).
Existen también algunos organismos como los humanos que pueden alimentarse de ambos simultáneamente. En un tercer lugar se hallan los organismos que se alimentan de deshechos, materia muerta y cadáveres (detritívoros) y que en sus formas más pequeñas, bacterias y hongos, causan la desaparición de la materia orgánica y liberan sus componentes en el medio ambiente, por lo que reciben el apelativo de mineralizadores.
En cada nivel, los organismos viven y se desarrollan tomando la energía y los materiales que precisan para su desarrollo de otros organismos de un nivel inferior. En el proceso cada organismo absorbe una gran cantidad de energía, pero almacena una cantidad relativamente pequeña en las cadenas de sus moléculas. De acuerdo con el 2a Ley de la Termodinámica, como resultado de su metabolismo, han de ceder, gran cantidad de energía degrada al medio en forma de calor proveniente de la respiración celular. De este modo el ecosistema se ve atravesado por un flujo constante de energía.
Dos conceptos importantes que hay que manejar son la biomasa y la productividad. La primera se define como la masa de los organismos vivos expresada en masa de materia seca o como el equivalente energético por unidad de superficie (toneladas / hectárea o kilocalorías / m2). La productividad es la cantidad de materia viva elaborada en un periodo dado por una biomasa.
Flujo de energía en los ecosistemas
Los seres vivos de una biocenosis captan materiales y energías del exterior para usarlos y transferirlos a otros seres vivos. Por tanto, las biocenosis ecológicas son sistemas naturales abiertos que intercambian su energía con el exterior.
Intercambios entre biotopo y biocenosis
En cualquier ecosistema hay dos actividades vitales imprescindibles: la fotosíntesis (quimiosíntesis, excepcionalmente) y la descomposición-degradación. Mediante la primera se consigue incorporar materia y energía desde el biotopo hacia la biocenosis. Los organismos descomponedores transfieren la materia desechada por los seres vivos (cadáveres, excrementos, fragmentos...) hacia el biotopo de su ecosistema y se aprovechan de los últimos restos de energía que quedan en ellos.
Desde el biotopo hacia los seres vivos
La fotosíntesis es el principal proceso bioquímico que consigue pasar materiales desde el biotopo hasta la biocenosis de un ecosistema. Una vez incorporados como parte de los organismos autótrofos, los heterótrofos (por ejemplo, los animales) solo tienen que aprovecharse de aquellos; con la existencia de pequeñas cantidades de agua, todo está preparado para que el ecosistema entero comience a funcionar. Además, siempre habrá animales depredadores, carnívoros, que seguirán aprovechando los materiales de otros.
Hay ecosistemas excepcionales (por ejemplo, las profundidades marinas) que carecen de vegetales productores porque no disponen de luz. Los encargados de conseguir materia a partir del biotopo son los microorganismos quimioautótrofos.
La desintegración
Los vegetales podrían terminar con los recursos del suelo al cabo de cierto tiempo; además, los cadáveres, excrementos, residuos, etc., podrían ir envenenando poco a poco el ecosistema. Estas son dos dificultades que los ecosistemas deben resolver para perdurar. Disponen de un buen método: la existencia de organismos descomponedores, especialmente en sus suelos, pero también en el agua o en los fondos acuáticos. Los hongos y las bacterias son algunos de ellos.
Descomponer es desintegrar, desordenar las uniones entre átomos y moléculas existentes en los restos de organismos. Al desorganizarlos, quedan libres y pasan de nuevo a ser parte del suelo, recuperándose así para un nuevo uso.
Los procesos de descomposición les proporcionan, además, cierta cantidad de energía, liberada al romperse dichas uniones entre átomos, la cual es suficiente para que vivan esos microbios. Existen otros muchos que no necesitan el oxígeno para vivir, sino que descomponen la materia orgánica (restos de seres vivos) en su ausencia; se les denomina anaerobios fermentadores. Por ejemplo, las bacterias del yogurt o del queso son de este tipo.
Se cierran así los ciclos de uso de todos los elementos químicos que forman parte de los seres vivos de los ecosistemas. Prácticamente, toda la materia se recicla dentro de ellos. No se necesitan nuevas materias, porque tampoco se pierden. Es un constante trasiego desde el biotopo hasta la biocenosis y viceversa.
Fuentes
- Energía. Disponible en: energía. Consultado 27 de febrero 2013
- Utilizan-ecosistemas-materia-energia. Disponible en: utilizan-ecosistemas-materia-energia. Consultado 28 de febrero 2013
