Materia y energa en los ecosistemasTodos los seres vivos necesitan materia y energa para llevar a cabo sus funciones vitales. Toda la energa utilizada por los seres vivos proviene del Sol, est energa es consumida y ya no volver a ser utilizada por los seres vivos, por eso se dice que la energa que atraviesa un ecosistema esunidireccional, es decir, fluye en una sola direccin. La materia orgnica procedente de restos y cadveres de seres vivos es transformada por algunos microorganismos en materia inorgnica. Esta materia es consumida por los seres auttrofos y hetertrofos. A su vez, cuando estos mueren, sus restos son de nuevo transformados en materia inorgnica, es por ello, que la materia constituye unciclo cerradoen el ecosistema.

Ciclo de energaNiveles trficos del ecosistemaEl conjunto de seres vivos de un ecosistema que obtienen la materia y la energa de un modo semejante se denomina nivel trfico. Existen los siguientes niveles trficos: Productores:Son los seres auttrofos, que captan la energa solar y la utilizan para transformar la materia inorgnica en materia orgnica. Consumidores:Son los seres hetertrofos que obtienen la materia y la energa alimentndose de los productores. Existen varios tipos: Consumidores primarios:Herbvoros, se alimentan directamente de los productores. Consumidores secundarios:Carnvoros, se alimentan de los consumidores primarios. Consumidores terciarios:Se nutren de los consumidores secundarios. Descomponedores:Son las bacterias y los hongos, que descomponen los restos orgnicos e inorgnicos de otros seres vivos y los transforman en materia til para los productores.6. La biomasaLa masa total de materia orgnica de los seres vivos de un ecosistema se denomina biomasa. Tambin puede hablarse de la biomasa de un nivel trfico o de una poblacin. Su medida se expresa en gramos de materia orgnica por unidad de superficie o volumen.La biomasa como fuente de energa.Las plantas usan el sol para crecer. La materia orgnica de la planta se llama biomasa y almacena a corto plazo la energa solar en forma de carbono. La biomasa es parte del ciclo natural del carbono entre la tierra y el aire.Existen muchas fuentes de energa clasificables bajo el concepto de biomasa, as como diversas tcnicas para su conversin en energa limpia. Evidentemente, son estas formas modernas de aprovechamiento las que pueden ser utilizadas para la obtencin de energa limpia, nada que ver con las formas tradicionales (lea, excrementos, etc.), en muchos casos insostenibles, que todava se emplean ampliamente en pases empobrecidos, y que an constituyen ms del 10% del consumo mundial de energa primaria.Lo importante es que deben ser un beneficio medioambiental y no generar otros problemas: no se deben incinerar los residuos inorgnicos ni usar transgnicos

En el concepto de biomasa no se debe incluir la turba, que a efectos de emisiones de CO2 equivale a un combustible fsil; adems, dados los impactos ambientales derivados de la explotacin de turberas, no se podra considerar energa renovable la obtenida de esta fuente de energa.La biomasa es la fuente de energa renovable que ms aportacin puede realizar, junto con la elica, en la prxima dcada con una serie de criterios .Biomasa puede ser:Residuos agrcolas: paja, orujos...Residuos forestales:ramas finas...Restos de madera de las industrias forestales:astillas, aserrn...Cultivos energticos: cardoResiduos ganaderos:purines y otros excrementos del ganado.

La biomasa como fuente de energaEl flujo de energa es la cantidad de energa que se mueve a travs de la cadena alimenticia. La energa de entrada, o energa que entra al ecosistema, es medida en Joules o Caloras. En el estudio de flujo de energa, los eclogos tratan de cuantificar la importancia de las diferentes especies y las relaciones trficas.La fuente ms grande de energa para un ecosistema es el sol. La energa que no es usada en un ecosistema es eventualmente perdida com calor. Energa y nutrientes pasan a travs de la cadena alimenticia, cuando un organismo come a otro organismo. Cualquier energa remanente en el organismo muerto es consumida por los descomponedores. Los nutrientes pueden ser reciclados a travs de un ecosistema, pero la energa simplemente se pierde pasado un tiempo.Un ejemplo del flujo de energa en un ecosistema podra ser con los auttrofos que captan energa del sol. Los herbvoros entonces se alimentan de los auttrofos y cambia la energa desde la planta hacia la energa que pueden usar. Los carnvoros subsecuentemente se alimentan de los herbvoros y, finalmente otros carnvoros cazarn a estos carnvoros.En cada caso, la energa pasa desde un nivel trfico al nivel trfico prximo y cada vez algo de energa es perdida como calor hacia el entorno. Esto se debe al hecho que cada organismo debe usar algo de energa de la que recibe de otros organismos para poder sobrevivir. El consumidor superior de una cadena alimenticia ser el organismo que recibe la menor cantidad de energa.Hairston and Hairston (1993) creen que existe una relacin causa efecto que se produce en cualquier estructura trfica. Especficamente, ellos establecen que esto es la estructura trfica, ms que la energtica que controla la cantidad de energa consumida en cada nivel trfico y que las eficiencias ecolgicas son el producto de una estructura trfica, y no de un factor determinado. Adems, ellos establecen que la estructura trfica es asimismo el resultado del competencia y las interacciones predador-presa. Esto es importante recordar que muchas especies pueden ocupar cada nivel trfico y estn sujetas a competencia interespecfica. Esto es esencialmente verdad para productores, carnvoros y descomponedores (Hairston, Smith, and Slobodkin, 1960)Energaes la capacidad de realizar trabajo. La vida se manifiesta en si misma en los cambios de energa, asunto para las leyes de la termodinmica. Los ecosistemas existen y operan por una virtud de un flujo de energa a travs de los componentes del sistema y los procesos termodinmicos (el movimiento de la energa) la verdadera base de la Biosfera organizando los principios introducidos la relacin entre la ecologa y la termodinmica, es necesario construir una comprensin bsica de la fsica de la energa, simplemente una demostracin adicional del hecho que la ecologa es multidisciplinaria, requiriendo de sus estudiantes un conocimiento amplio en todas las ciencias.

El Sol es la fuente ms comn de energa en cada ecosistemaAunque varias fuentes de energa estn disponibles para la explotacin en la Tierra (por ejemplo, geotermal, decaimiento nuclear), la ms relevante es la energa solar. La luz y otras radiaciones fluyendo desde el sol a la Tierra a 148 millones de kilmetros de distancia, proveyendo energa a la atmsfera, los mares, y la tierra, calentando objetos que absorben esta energa (movimiento molecular). El calentamiento diferencial provoca los vientos y las corrientes en el aire y el agua, la energa de calentamiento se vuelve "energa cintica" del movimiento. Calentamiento que deriva en la evaporacin del agua hacia la atmsfera, estableciendo el ciclo hidrolgico, la liberacin del agua hacia la atmsfera se vuelveenerga potencialla que convertir la energa cintica cuando el agua regresa en un flujo colina abajo. Sin embargo, la ms importante energa solar conduce el proceso vinculado al os sistemas vivientes que es lafotosntesis. La energa lumnica es convertida por clulas fotosintticas en una forma de energa potencial mantenida en los enlaces qumicos de los compuestos orgnicos. Los organismos requieren tanto la substancia como la energa almacenada de los compuestos qumicos para funcionar y crecer, y eventualmente reproducirse (tema de estudio de laBioqumica). La substancia puede proveer los bloques de construccin de los componentes celulares y extracelulares que comprende la estructura y la energa para mover substancias alrededor, efectuar las reacciones qumicas, y llevar a cabo todos los procesos del organismos e intracelulares (tema de estudio de laBioqumica).La Constante Solares la cantidad promedio de la energa radiante de el Sol que alcanza la atmsfera de la Tierra. Este valor es calculado en 2 caloras por minuto por cada centmetro cuadrado de la parte superior de la atmsfera terrestre. Este valor puede cambiar debido a los cambios estacionales del efecto de la trayectoria elptica y las diferencias en la inclinacin del norte o el sur los cual afecta la magnitud. La radiacin neta es aquella que es permanece luego de que alguna de las energa es reflejada por la superficie de la Tierra. Los clculos para la constante solar son hechos utilizando launidad astronmica (UA)la cual es la distancia media entre la Tierra y el Sol. Una UA es equivalente a 149.604.970 km (92.960.000 millas).

El movimiento del aire y la evaporacin son factores importantes que regulan la temperatura de la Tierra desde la energa del sol. Los movimientos del aire permiten a la energa ser emitida al espacio y sin reflexin de la energa la Tierra podra rpidamente sobrecalentarse y la vida podra extinguirse. Esta interaccin es tambin una muy importante para la mantencin de los casquetes polares de la Tierra. Una disminucin en la constante solar del 2-5% podra ser suficiente para crear una segunda edad del hielo.

Primera ley de la Termodinmica[LA ENERGA NO SE CREA NI SE DESTRUYE SOLAMENTE SE TRANSFORMASegunda ley de la Termodinmica2 Ley de la Termodinmica: la energa se degrada continuamente en energa trmica. Dicho de otro modo en cualquier conversin de energa nunca se puede obtener el 100% de eficacia, puesto que una parte se degrada indefectiblemente y se pierde en forma de calor. Por otro lado la 2 Ley de la Termodinmica, nos indica que la calidad de la energa tiende siempre hacia una forma menos til, lo que equivale a que el desorden en el Universo, tiende a crecer. Este desorden se asocia con un trmino fsico denominado entropa. Esta tendencia al aumento de la entropa se manifiesta en que sin entradas de energa exteriores, los sistemas tienden hacia un mayor desorden. Por ejemplo, las creaciones humanas sin un adecuado mantenimiento tienden de forma natural a disgregarse y desaparecer y no al revs, a auto regenerarse. Otra forma de verlo es que todos los sistemas tienden espontneamente hacia la menor energa potencial, lo que implica abandonar calor hacia el exterior. As, el agua siempre tiende a fluir ladera abajo, de forma naturalTercera ley de la TermodinmicaLa energa cedida siempre ser menor a la energa captada.Pirmide de BiomasaPirmide de Energa

Un ejemplo del concepto del flujo de energa travs de los niveles trficos de una cadena alimenticia.

Un ecosistema est formado por un conjunto de seres vivos(comunidades) que se relacionan entre s, y se desarrollan en funcin de los factores fsicos (clima, luz, temperatura, humedad, suelo,...) del medio ambiente que habitan.

Zonacin longitudinal de los ros

Dada la intrnseca dificultad que tiene el estudio de los ros por su complejidad, utilizamos modelos para tratar de explicar de forma sencilla su funcionamiento. Uno de los sistemas que se utilizan para estudiar y entender los ros es la llamada zonacin longitudinal. Este modelo permite dividir los ros en tramos a lo largo de un eje imaginario que va desde la cabecera a la desembocadura. El descenso a lo largo de este eje nos proporciona la principal explicacin a los cambios fsicos, biolgicos y de funcionamiento que podemos observar en los ros en este recorrido.

A lo largo del gradiente longitudinal del ro el sistema fluvial va adquiriendo mayor tamao y entidad, y la influencia terrestre lateral es menor. Se producen cambios en muchos de sus componentes, empezando por el caudal y la carga de sedimentos, pero tambin los materiales del lecho, los materiales leosos y la forma que tiene el cauce. Tambin se producen cambios en el aporte energtico. Al hacerse el ro ms ancho llega ms luz al centro del cauce, y la importancia como aporte de nutrientes de los detritos y restos de hojas que vienen de los rboles de la ribera disminuye. Evidentemente los organismos vivos tambin cambian, o al menos algunos muy mviles como los peces, cambian de tramos en las diferentes estaciones, o la preferencia por permanecer en uno u otro cambia con la edad del pez. Para un sencillo anlisis es conveniente diferenciar bsicamente tres tipos de tramos: alto, medio y bajo dentro de cada ro.

Tramo alto o ro de cabecera. Los ros de montaa, con fuertes pendientes en las laderas vertientes y en el cauce, y en general con aguas transparentes, agitados y bien oxigenados. La anchura del cauce es en estos casos pequea, y normalmente el tamao dominante del sustrato es grande. Los rboles de las orillas dan sombra a todo o gran parte del cauce, por lo que la entrada de energa luminosa es escasa. En estos tramos se suelen encontrar pocos nutrientes en el agua, puesto que no hay muchos aportes de la cuenca y la velocidad de la corriente es alta. Este carcter con respecto a la cantidad de nutrientes se denomina oligotrfico (escasez de nutrientes), lo que hace que est muy limitado el crecimiento de plantas verdes y slo se encuentran algunas algas pegadas al sustrato.

Tramo medio o ro de piedemonte.Al aproximarse a las llanuras, las aguas de los ros pierden velocidad, el cauce se ensancha y los materiales del lecho del fondo queda constituido en general por gravas y cantos rodados de menor tamao. La menor pendiente y velocidad hace que estos materiales ms grandes no puedan ser arrastrados a otros tramos aguas abajo. La cobertura del cauce por la vegetacin de las orillas es menor en relacin con la anchura del ro, y por lo tanto entra ms luz, esto permite que aumenten las plantas en el cauce y que el ro tenga ya su propia materia orgnica sintetizada dentro del mismo. La materia orgnica aportada por la vegetacin de ribera es proporcionalmente menos importante que en los tramos altos, y es la materia orgnica que proviene de los tramos ms altos, principalmente en forma de partculas finas y disuelta, la que predomina. En estos tramos la mayor cantidad de nutrientes permite que se puedan clasificar como eutrficos (ricos en nutrientes).

Tramo bajo o ro de llanura.Los ros de llanura discurren por valles muy abiertos y amplias llanuras de inundacin. Los materiales sueltos de estas llanuras permiten que el ro pueda adoptar muchas formas, normalmente divagantes, con cambios de direccin, en muchos casos con pronunciados meandros sobre un cauce en cuyo lecho predominan los sedimentos finos. Las aguas suelen ir cargadas de partculas finas en suspensin, y su profundidad supera con frecuencia los 2 o 3 m, lo que puede producir problemas para que llegue la luz al fondo y el desarrollo de plantas en ocasiones se restringe a las orillas. Las aguas discurren lentamente, lo que permite el desarrollo de comunidades de seres vivos que en otras zonas del ro seran arrastrados, especialmente seres vivos pequeos que flotan en el agua llamados fitoplanctonalgas pequeas que flotan en la pelcula libre del agua. La materia orgnica que contienen estas aguas est disuelta en su mayor parte, arrastrando tambin la fraccin fina de los slidos en suspensin.

Ecosistema urbano

Una ciudad es un ecosistema urbano, que contiene una comunidad de seres vivos, un medio fsico expuesto a transformaciones originadas en la actividad interna, y que funciona a travs de intercambios de materia, energa e informacin.

La ciudad puede entenderse como un ecosistema urbano, donde el hombre y sus sociedades, son subsistemas del mismo, y que contiene una comunidad de organismos vivientes, un medio fsico que est expuesto a transformaciones por accin de la actividad interna. Elecosistema urbanofunciona a base de intercambios de materia, informacin y energa.Una particularidad del ecosistema urbano son los recorridos horizontales de los recursos acuferos, alimenticios, elctricos y de combustibles, que pueden explotar otros ecosistemas lejanos, provocando desequilibrios territoriales.

El modelo de intercambio de materia y energa de una ciudad se opone al de un ecosistema natural, donde los ciclos son muy cortos y el transporte de energa y materia es vertical. En los ecosistemas naturales, el intercambio gaseoso se reduce a la fotosntesis y la respiracin, en las ciudades, se agregan los gases producto de la combustin.

El ecosistema urbano genera sus condiciones ambientales, lumnicas, geomorfolgicos, etc., independientemente del entorno, pues supone una alteracin importante en las condiciones ambientales del territorio.

El calor generado por la quema de combustibles y el uso de la electricidad, es importante en relacin con el emitido por el sol, originando trastornos climticos locales, que se conocen como inversin trmica.

Adems, la conductividad calrica de los materiales de las ciudades es superior al que tendran los territorios naturales. Las superficies asfaltadas modifican la escorrenta superficial frente a la evacuacin de aguas pluviales, lo cual lleva a la creacin de otras vas, tambin impiden la penetracin de agua en el subsuelo, y aumentan el albedo (relacin entre la radiacin incidente y la reflejada)del suelo y la radiacin difusa.

El alcantarillado reduce la evapotranspiracin del suelo y las plantas. La sostenibilidad de las ciudades se apoya en la insostenibilidad global de los procesos urbanos.

Conformacin del ecosistema urbano:

Un ecosistema urbano est conformado por ciertos factores, y la ciudad altera sustancialmente las condiciones naturales del entorno:

Climticos, temperatura, humedad, viento. Fsicos, la nueva geomorfologa territorial. Lumnicos, los distintos aspectos de la iluminacin. Equilibrio ambiental, incluye los ruidos, vibraciones, etc. Paisajsticos, se refieren al medio circundante. Sociales y psicolgicos, comprenden las relaciones interpersonales.

La Tierra es un sistema abierto en energa, pero cerrado en materiales. Pero unecosistema urbanoes abierto, necesita degradar materiales y energa para su mantenimiento, superando su propia extensin territorial.

La clave de la sostenibilidad estara en que el hombre aprenda a aprovechar la energa solar y sus derivados renovables, para cerrar ciertos ciclos de materiales, de modo que los residuos de los mismos, se conviertan en recursos nuevamente.

Factores fsicosCambios de humedadCambios de presin (disbarismo)Caractersticas climticasCarga fsicaColoresElectricidadEmisiones electromagnticas no ionizantesLasers visibles e invisibles, civiles.Luz visibleMagnetismo (variaciones macro [geomagnetismo] y micro)Material particuladoMicroondas civiles y militaresEstructura geolgica regional. Por ejemplo:La presencia de minerales radioactivos en el suelo puedes tener efectos perjudiciales para la salud;Una geologa propensa a los deslizamientos de los suelos puede ser causa de importantes accidentes y muertes, sobre todo cuando estas reas son intervenidas por el hombre, alterando el equilibrio natural establecido a lo largo de mucho tiempo.Radiaciones infrarrojasRadiaciones ionizantesRadiaciones ultravioletaRuidos audibles y no audiblesTemperaturas extremas (fro y calor)Vibraciones perceptibles y no perceptiblesVientos y corrientes areas

De los fsicos est la luz solar, ej., una planta que crece en la semisombra del suelo de una selva.La temperatura, ej., los cambios bruscos de temperatura entre el da y la noche en el desierto.El microclima, ej., una lagartija que se refugia bajo una roca en una zona rida est ms fresca que si estuviera en campo abierto.

Ejemplos de fenmenos fsicos la deformacin elstica de una barra de metalla fuerza ejercida por un cuerpo sobre otroel ciclo del aguala transformacin del Hidrgeno en Helio (fusin nuclear)la desintegracin del istopo Yodo 131 (desintegracin nuclear o radiactividad).la deformacin de un plstico flexibleUn fenmeno fsico es cuando no cambia la estructura del objeto, ejemplos de fenmenos fsicos son:Evaporacin del agua, un tornado, lluvia, Arcoris, congelar agua, calentar agua, huracn