TEMA 7 LOS INTERCAMBIOS DE MATERIA Y ENERGÍA

RELACIONES ALIMENTARIAS O TRÓFICAS

• Las relaciones que los seres vivos establecen con su medioambiente con la finalidad de obtener la materia y energía que necesitan para su nutrición.

• Clasificamos a los seres vivos según la forma de obtener la materia y energía del medio en los siguientes NIVELES TRÓFICOS:

• A) Productores: Son los organismos autótrofos. Plantas, algas, bacterias fotosintetizadoras.

Fabrican su propia materia orgánica a partir de materia inorgánica(CO2,H2O,Sales minerales).

Utilizan energía luminosa.

• B) Consumidores: Son heterótrofos que se alimentan directa o indirectamente de materia orgánica producida por los productores

Tipos: Herbívoros o consumidores primarios: Animales que se alimentan

de plantas. Carnívoros o consumidores secundarios: Animales que se

alimentan de herbívorosTambién consumidores de tercer orden o terciarios y de cuarto orden. (Se alimentan de herbívoros y otros carnívoros. Son los supercarnívoros)

Omnívoros: Son animales que se alimentan de plantas y animales. Necrófagos o carroñero: Animales que se alimentan de cadáveres Coprófagos: Animales especializados en consumir excrementos. Detritívoros: Animales que se alimentan de detritus( restos de

seres vivos o excrementos), preparan estos compuestos para la acción de los descomponedores. Lombrices, babosas…

(no incluimos en detritívoros a los carroñeros y coprófagos por toman porciones grandes de alimento)

• C) Descomponedores: Son organismos heterótrofos que se alimentan de detritos(restos de seres vivos o de excrementos), y los transforman en compuestos inorgánicos. los hongos y muchas bacterias son descomponedores.

CADENAS Y REDES TRÓFICAS

• Cadena alimentaria o trófica: Representación de las relaciones alimentarias entre seres vivos de un ecosistema. Una serie de organismos ordenados linealmente, de forma que cada uno de ellos es comido por el que le sigue.

• Formada por eslabones, que son los niveles tróficos y flechas que indican la dirección de la energía.

• Siempre comienzan con un productor.

• Red trófica: Es un conjunto de cadenas tróficas interconectadas que pueden establecerse en un ecosistema.

• (las relaciones tróficas no son tan sencillas, un animal herbívoros se alimenta de varias fuentes y, a su vez, sirve de alimento para distintos carnívoros)

EJERCICIO

• Construye dos cadenas alimentarias con los siguientes organismos:

• A) Lombriz, restos de plantas , mirlo y zorro.

• B) Musaraña, zorro, culebra, hojas de roble, oruga de mariposa y escarabajo

CICLO DE LA MATERIA EN EL ECOSISTEMA

• Los productores consumen materia inorgánica y la transforman en su propia materia orgánica en la fotosíntesis. Los organismos del siguiente nivel trófico consumen esta materia orgánica y la transforman, a su vez, en materia propia. El proceso se repite en cada uno de los niveles tróficos del ecosistema.

• Finalmente, los organismos descomponedorestransforman la materia muerta ( restos de animales, excrementos, hojas muertas, etc ) en compuestos inorgánicos que pueden se reutilizados de nuevo por los productores. La materia circula en el ecosistema de forma cíclica.

FLUJO DE LA ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS

• Le energía entra en el ecosistema en forma de energía solar, que los organismos fotosintéticos transforman en energía química almacenada en su materia orgánica de esta forma se transfiere al resto de los demás seres vivos. A su paso por cada nivel trófico, una parte de la energía contenida en la materia orgánica es liberada en la respiración celular, y se cede así al medio en forma de calor.

• La energía entra en los ecosistemas y fluye por la cadenas tróficas en un dirección única. los ecosistemas requieren de una entrada de energía continuada que está garantizada por la radiación solar.

EJERCICIOS

• 1. ¿ Por qué la energía no describe un ciclo cerrado en el ecosistema?

• 2. ¿Por qué las cadenas tróficas tienen siempre un número reducido de eslabones?

• 3. Suponiendo que ambos pesan lo mismo, ¿Quién consumirá más cantidad de materia orgánica en la respiración, un carnívoro o un herbívoro?¿Por qué?

• 1. Es un flujo unidireccional . La fuente primaria de energía es la solar, que utilizan los productores para fabricar compuestos orgánicos. En cada nivel trófico, una parte de la energía contenida en la materia orgánica vuelve al medio en forma de calor, por la respiración celular. En definitiva, la energía solar, transformada en energía química por la plantas y almacenada en la materia orgánica, es finalmente cedida al medio en forma de calor y no puede ser reutilizada por los seres vivos.

• 2. La mayoría de las cadenas tienen 3,4,5 o 6 eslabones. Porque en cada eslabón, una parte de la energía contenida en la materia orgánica vuelve al medio en forma de calor, por la respiración celular. El resto pasa al siguiente eslabón. Cada vez es menor la energía disponible, y eso hace que el número de eslabones sea limitado.

• 3. Los carnívoros, porque necesitan más energía para moverse y lograr capturar a sus presas. Necesita más materia orgánica para realizar la respiración celular, y así liberar más energía para su actividad.

BIOMASA Y LA PRODUCCIÓN EN EL ECOSISTEMA

• Biomasa: Es el término que se utiliza para indicar la cantidad de materia orgánica de la que está formado un individuo, un nivel trófico o el conjunto de un ecosistema. Se mide en: Kilogramos o toneladas de materia orgánica seca por unidad de superficie (Kg/m2 o t/m2) o de volumen (Kg/m3 o t/m3). Otra forma de medir la biomasa es en kilojulios por unidad de superficie (KJ/m2) o de volumen (KJ/m3), ya que en la biomasa se almacena la energía.

• Producción: Es el incremento de biomasa por unidad de tiempo. Se mide en:Kilogramos por metro cuadrado y año (Kg/m2/año)Toneladas por hectáreas y año ( t/ha/año )Kilojulios por metro cuadrado y año (KJ/m2/año)

• Producción primaria bruta (PPB): Es la biomasa producida mediante la fotosíntesis por el nivel de los productores.

• Producción primaria neta (PPN): Incremento de la biomasa del nivel de los productores. Se calcula restando a la PPB la biomasa que consumen los productores en la respiración celular. PPN=PPB-R

• La producción secundaria neta (PSN): El incremento de biomasa en los diferentes niveles de consumidores. Se calcula restandoa la materia ingerida, la consumida por respiración celular y la no utilizada o eliminada en los desechos

• Neta, la biomasa almacenada en cada nivel trófico por unidad de tiempo que puede ser transferida al siguiente nivel.

• Ej: Una ardilla se alimenta de piñones, pero deja el resto de la piña . De lo que ha comido parte se elimina en las heces y solo los nutrientes digeribles pasan a la sangre y son distribuidos a las células para su metabolismo. Parte se elimina en la orina, parte se utiliza para que el organismo se mantenga vivo y activo(respiración celular), y solo una pequeña parte se convierte en PSN, la que se utiliza para crecer, que es la disponible para el siguiente nivel.

• La producción neta de un ecosistema (PNE): Es el incremento de biomasa que se acumula en el ecosistema en un periodo determinado.

• Es igual a la biomasa producida por fotosíntesis (PPB) menos la consumida por la respiración de todos los componentes del ecosistema.

• PNE=PPB-RESPIRACIÓN

EJERCICIO LIBRO

• Pág 124 el 12

PNE

Pueden darse tres situaciones:• Ecosistema en equilibrio o maduro la materia que nace es igual a la

que muere, siendo la producción bruta similar a la respiración total; en ese caso, la producción neta del ecosistema será igual o muy próxima a cero (PNE = O).

• Ecosistema joven la producción bruta es mayor que la respiración. La producción total es positiva (PNE>O). Ello ocurre en ecosistemas jóvenes, en evolución, en los que tiene lugar un incremento de biomasa.

• Ecosistemas contaminados o en regresión. Sufren una explotación excesiva, la producción total será negativa (PNE<O), ya que la respiración será mayor que la producción.

PIRÁMIDES ECOLÓGICAS

• Son formas de representación que se utilizan para mostrar cómo varían algunas características de los niveles tróficos, como la producción o la biomasa, al pasar de unos niveles a otros.

• Cada nivel trófico se representa por un rectángulo. El rectángulo que forma la base de la pirámide corresponde a los productores y sobre él, de forma ordenada, se disponen los otros niveles tróficos

• La longitud de la base de cada rectángulo es proporcional al valor de la característica medida.

TIPOS DE PIRÁMIDES ECOLÓGICAS

• A) Pirámides de energía o producción: Cada rectángulo representa la energía almacenada en este nivel trófico durante un determinado tiempo y que está disponible para ser utilizada por el siguiente nivel.

• El rectángulo de los productores es siempre el mayor y van haciéndose menores en los sucesivos niveles de consumidores. Esto es siempre así, porque cada nivel trófico debe proporcionar la energía suficiente para soportar al que está por encima de él.

• B) Pirámides de biomasa: Los rectángulos se construyen con los datos de la cantidad de biomasa de cada nivel trófico.

• Pueden se INVERTIDAS, es decir, que la biomasa de un nivel puede ser superior a la del nivel inferior. EJ: Ecosistemas acuáticos donde los productores (fitoplancton) tienen poca biomasa pero crecen y se reproducen a gran velocidad.

• C) Pirámides de números: Reflejan el número de individuos de cada nivel trófico.

• También en este caso, las pirámides pueden ser invertidas. Por ej: Pulgones comiendo de una planta de rosal.

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

• EL CICLO DEL CARBONO: Los autótrofos mediante la fotosíntesis captan el

dióxido de carbono atmosférico o el disuelto en el agua, y lo transforman en compuestos orgánicos.

Este carbono circula por todos los niveles tróficos mediante la alimentación

Una parte de este carbono se devuelve al medio mediante la respiración celular de todos los seres vivos.

Además, de manera natural la atmósfera se enriquece de CO2, con la combustión de materiales vegetales y erupciones volcánicas

Parte de este carbono se convierte en combustibles fósiles( carbón , petróleo). Se forman por descomposición anaerobia, al quedar restos orgánicos enterrados con los sedimentos acuáticos. En la actualidad están consumiéndose aceleradamente, y se libera dióxido de carbono a la atmósfera con mucha rapidez, siendo una de las causas principales del efecto invernadero.

Los organismos marinos utilizan una parte del carbono disuelto en el agua para construir sus caparazones y al morir lo devuelven al suelo

• El ciclo del nitrógeno: La principal fuente de nitrógeno Se encuentra en la atmósfera, donde constituye el 78% de su volumen. Pero de esta forma no es asimilable para la plantas.

Algunas bacterias son capaces de tomar el nitrógeno atmosférico y transformarlo en amoniaco (NH3), disuelto en agua es el ion Amonio (NH4+). Se llaman bacterias fijadoras del nitrógeno atmosférico viven libres en el suelo o como las del género Rhizobium, en simbiosis en las raíces de las plantas leguminosas.

MICORRIZAS

• El ion amonio se transforma en nitratos, por las bacterias nitrificantes.

NH4+ NO2- NO3-

Nitrosomas Nitrobacter

• En la fotosíntesis, las plantas incorporan este nitrógeno y lo utilizan para formar los compuestos orgánicos ricos en nitrógeno, como las proteínas.

A través del alimento pasa a los consumidores. Al morir o a través de los excrementos(ej: urea).Los descomponedores (bacterias y hongos) lo devuelven al suelo en forma de NH4+.

Que es transformado por las bacterias nitrificantes, que lo convierten en nitratos N03- . Así puede ser reutilizado de nuevo por los productores.

Las bacterias desnitrificantes destruyen los nitratos del suelo y devuelven el nitrógeno a la atmósfera.

EJERCICIOS

• Página 130 el 25

• Página 130 el 26

• Página 130 el 27

• Página 131 el 33

fin