ciclos biogeoquimicos

  Ciclos biogeoquímicos.

Introducción

Desde que la tierra se conoce como planeta, siempre ha
existido una serie de elementos que sostienen la vida de
los seres vivos. Son nutrientes inorgánicos tales como: El
Oxigeno, el Carbo, el Hidrogeno y el Nitrógeno, entre
otros. Si estos elementos son traídos de la tierra sin
posibilidad de recuperarlos, llegaría un momento en que
ocurriría un desequilibrio en la biosfera; para que esto no
ocurra, existen un considerable número de
microorganismos, llamados descomponedores que al
morir los seres vivos, rompen las moléculas orgánicas de
éstos y forman moléculas inorgánicas sencillas, que
envuelven al medio ambiente estableciéndose así un ciclo
cerrado de elementos inorgánicos

Así como los animales y demás seres vivos se aprovechan
y se benefician alimentándose de la materia orgánica, del
mismo modo, estas satisfacen las suyas extrayendo los
nutrientes inorgánicos del sustrato o medio ambiente.
Ciertamente que estos ciclos no se desarrollan siempre
con velocidad uniforme. A veces hay elementos que son
retenidos mucho tiempo por un organismo y tardan en
regresar al medio. A todo este ciclo que va desde la
materia orgánica y se incorpora a los organismos desde el
suelo, siendo aprovechado por los seres autótrofos y
luego por los heterótrofos, se les conoce como ciclos
biogeoquímicos.

¿Qué son los Ciclos Biogeoquímicos?

Son procesos naturales que reciclan elementos en
diferentes formas químicas desde el medio ambiente
hacia los organismos, y luego a la inversa. Agua, carbón,
oxígeno, nitrógeno, fósforo y otros elementos recorren
estos ciclos, conectando los componentes vivos y no vivos
de la Tierra.

los ciclos biogeoquimicos son  de dos tipos:

A) ciclos gaseosos: N₂, CO₂, O₂, H₂O.

B) ciclos  Sedimentarios: P, y S.

CICLO DEL CARBONO

El ciclo del carbono (C) consiste en un proceso muy complicado, cuyos elementos principales son los siguientes:

· El carbono está almacenado en el aire, en el agua y en el suelo en forma de un gas llamado dióxido de carbono (CO2). En el aire está presente como gas; en el agua en forma disuelta, y en el suelo, en el aire o agua del suelo. El C02 está disponible en cantidades abundantes en el medio.

· Las plantas toman el carbono del C02 del agua (plantas acuáticas), del aire o del suelo (plantas terrestres) y con la energía de la luz del Sol producen alimentos (glucosa, sacarosa, almidón, celulosa, etc.), y liberan oxígeno (02 ) al aire, al agua o al suelo. Este proceso químico se denomina fotosíntesis. En el ciclo del carbono las plantas juegan el rol más importante y una gran parte de la masa de las plantas está conformada por compuestos de carbono: azúcares, almidones, celulosa, madera o lignina y compuestos diversos. Cada planta tiene miles de compuestos orgánicos elaborados en base a la fotosíntesis y procesos celulares posteriores.

· Los animales herbívoros se alimentan de las plantas y usan los compuestos orgánicos para vivir y formar su propia materia. Los carbohidratos (azúcares, almidón, celulosa, lignina, etc.) son descompuestos por los herbívoros por procesos químicos en las células y forman el combustible de su cuerpo. Este proceso se inicia con la respiración, o sea la toma de oxígeno del aire o del agua. Con el oxígeno se descomponen los azúcares y se emite C02 al aire o al agua, con producción de diversas formas de energía, especialmente calor. En la naturaleza existen muchos tipos de animales herbívoros, según las partes o compuestos de las plantas de las cuales se alimentan. Los principales son los que comen hojas (foliófagos); frutos (frugívoros); y madera (xilófagos), entre otros tipos. Para digerir las partes de las plantas estos herbívoros tienen aparatos digestivos especialmente adaptados. Por el proceso de la respiración los herbívoros emiten al aire o al agua el CO2.

· Los animales carnívoros toman la materia de otros animales por la alimentación. Absorben los componentes de los animales por el proceso digestivo y los descomponen en las células con ayuda del oxígeno que respiran (del aire o del agua) y emiten CO 2 al aire o al agua. Existen muchos tipos de carnívoros especializados: los que comen zooplancton o animales microscópicos del agua se denominan zooplanctívoros; los que comen insectos se denominan insectívoros; los que comen peces se denominan piscívoros, etc.

· La descomposición de las plantas y de los animales al morir restituye el carbono al medio en forma de CO 2 y materia orgánica, que son aprovechados por otras plantas para reiniciar el ciclo. Los organismos vivos, que se encargan de la descomposición, proceso también denominado putrefacción, se denominan detritívoros y están conformados esencialmente por bacterias y hongos.

El ciclo del carbono es fundamental, porque de él depende la producción de materia orgánica, que es el alimento básico de todos los seres vivos.

CICLO DEL AGUA

La productividad en un ecosistema

ver video http://www.youtube.com/watch?v=sFIOWV64FcY

Como resultado del flujo de energía y materia, se fija energía solar y se trasforma en biomasa por acción de los vegetales o productores.

Se denomina productividad primaria a la cantidad de energía solar fijada en forma de compuestos orgánicos por el vegetal y se mide por la velocidad con la cual un ecosistema acumula biomasa

 •La productividad primaria depende de varios factores, entre los que destacan: la cantidad de vegetales y la energía solar que llega a una zona.

•Considerando estos elementos entendemos que la productividad no es igual en todos los lugares del planeta, ya que sabemos que en lugares del planeta, ya que sabemos que en lugares tropicales la productividad será mayor y disminuirá en donde la radiación solar no llega con eficiencia, por ejemplo, en los polos y en los océanos.

En esta imagen se muestra como la biomasa  varia dependiendo del ecosistema  que este hubidada y este a  su vez depende de los factores abioticos.

PRODUCTIVIDAD PRIMARIA

•El incremento de biomasa obtenido por los vegetales y que, por lo tanto, pueden ingerir los herbívoros se denomina Productividad Primaria, que es inferior a la energía interna de moléculas orgánicas que se obtiene de la fotosíntesis, ya que parte de esa energía no es destinada a formar cadenas de carbono que quedan almacenadas como aumento de biomasa vegetal, sino que se utiliza para dotar a los vegetales de la energía que precisan para la vida mediante los procesos de respiración celular (R), en el que las cadenas de C se oxidan liberando CO2 y energía.

productividad primaria en medio terrestre

productividad primaria en oceanos

PRODUCTIVIDAD SECUNDARIA

 •De esta Productividad Primaria Neta, una gran parte de la biomasa vegetal no es ingerida por los herbívoros y muere sin ser devorada, sosteniendo a la comunidad de descomponedores . En segundo lugar, no toda la biomasa vegetal ingerida por los herbívoros es asimilada. La no asimilada pasa por las heces a la comunidad de descomponedores. En tercer lugar, no toda la energía que fue asimilada por las células de los herbívoros es convertida en aumento de biomasa, susceptible de ser ingerida por los carnívoros, porque una parte de ella se pierde en forma de calor debido a la respiración celular, según lo representado en la parte derecha de la imagen. La energía que queda almacenada en el aumento de la biomasa de los herbívoros y que es susceptible de incorporarse a los carnívoros es la energía de la biosíntesis representada en la parte derecha de la imagen. Esta energía contenida en la biomasa de los herbívoros de un ecosistema se denomina en ecología Productividad Secundaria  que la podemos definir tambien como la energia almacenada en forma de enlaces de carbono (lipidos , proteinas, carbohidratos) en los consumidores y que proviene de la productividad primaria. 

 

Ley de Diezmo Ecológico

Al aplicar las leyes de la termodinámica al flujo de energía y materia y a la formación de biomasa, se ha considerado que al pasar de un nivel trófico a otro se obtiene sólo el 10% de la energía que se obtuvo en el nivel precedente, lo que significa que, de un 100% de energía capturada, los organismos ocupan el 90% en su metabolismo, movimiento, transporte, etc. almacenando en su estructura un 10% del total consumido para ser aprovechado por el siguiente nivel trófico.

Flujo de Energía en un ecosistema 
 Cadena Trófica

Introducción

En esta sección se tratará de explicar la manera por la cual la energía fluye por un ecosistema. La comprensión del concepto de flujo energético 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 través del ecosistema

Papel de los Organismos

Los organismos puede ser productores o consumidores en cuanto al flujo de energía a través de un ecosistema. Los productores convierten la energía ambiental en enlaces de carbono, como los encontrados en el azúcar glucosa. Los ejemplos más destacados de productores son las plantas; ellas usan, por medio de la fotosíntesis, la energía de la luz solar para convertir el dióxido de carbono en glucosa (u otro azúcar). Las algas y las cianobacterias también son productores fotosintetizadores, como las plantas. Otros productores son las bacterias que viven en algunas profundidades oceánicas. Estas bacterias toman la energía de productos químicos provenientes del interior de la Tierra y con ella producen azúcares. Otras bacterias que viven bajo tierra también pueden producir azúcares usando la energía de sustancias inorgánicas. Otro término para productores es autótrofos.

Los consumidores obtienen su energía de los enlaces de carbono originados por los productores. Otro término para un consumidor es heterótrofo. Es posible distinguir 4 tipos de heterótrofos en base a lo que comen:

Consumidor	Nivel trófico	Fuente alimenticia
1. Herbívoros	primario	plantas
2. Carnívoros	secundario o superior	animales
3. Omnívoros	todos los niveles	plantas y animales
4. Detritívoros	---------------	detrito

El nivel trófico se refiere a la posición de los organismos en la cadena alimenticia, estando los autótrofos en la base. Un organismo que se alimente de autótrofos es llamado herbívoro o consumidor primario; uno que coma herbívoros es un carnívoro o consumidor secundario. Un carnívoro que coma carnívoros que se alimentan de herbívoros es un consumidor terciario, y así sucesivamente.

Es importante observar que muchos animales no tienen dietas especializadas. Los omnívoros (como los humanos) comen tanto animales como plantas. Igualmente, los carnívoros (excepto algunos muy especializados) no limitan su dieta sólo a organismos de un nivel trófico. Las ranas y sapos, por ejemplo, no discriminan entre insectos herbívoros y carnívoros; si es del tamaño adecuado y se encuentra a una distancia apropiada, la rana lo capturará para comérselo sin que importe el nivel trófico.

Cadenas y redes alimenticias

Redes alimenticias

son el total de cadenas alimenticias que existen en un ecosistema suelen ser inmensas
Cadenas alimenticias
Una cadena alimenticia es la ruta del alimento desde un consumidor final dado hasta el productor. Por ejemplo, una cadena alimenticia típica en un ecosistema de campo pudiera ser:

pasto --> saltamonte --> ratón --> culebra --> halcón

•Flujo de Energía a través del Ecosistema

El diagrama  muestra como la energía (flechas rojas) y los nutrientes (flechas verdes) fluyen a través del ecosistema. La energía "fluye" a través del ecosistema como enlaces carbono-carbono. Cuando ocurre respiración, los enlaces carbono-carbono se rompen y el carbono se combina con el oxígeno para formar  (CO2). Este proceso libera energía, la que es usada por el organismo (para mover sus músculos, digerir alimento, excretar desechos, pensar, etc.) o perdida en forma de calor. Observe que toda la energía proviene del sol, y que el destino final de toda la energía es perderse en forma de calor.