FLUJO DE MATERIA Y ENERGÍA EN EL ECOSISTEMA (biocenosis)

Transcripción

1 FLUJO DE MATERIA Y ENERGÍA EN EL ECOSISTEMA (biocenosis) INTRODUCCIÓN De la energía solar que alcanza la superficie de la tierra, un 1% es derivada a los sistemas vivos, a través de la fotosíntesis. En este proceso, la energía lumínica se convierte en energía química y el carbono proveniente de la atmósfera se convierte en moléculas orgánicas. En estas reacciones se gasta agua y se libera oxígeno, que es usado por los organismos heterótrofos. 7

2 CLOROPLASTOS Los cloroplastos son organelos abundantes (50 a 60 por célula), donde se produce la fotosíntesis, distinguiéndose las membranas tilacoidales, donde se encuentran los fotosistemas I y II. FASES DE LAS FOTOSÍNTESIS El proceso consta de dos partes: Fase dependiente de luz o luminosa, en los tilacoides Fase independiente de luz u oscura, en el estroma 8

3 FASE DEPENDIENTE DE LA LUZ En los Fotosistemas, se acumulan los pigmentos para captar la luz. El pigmento principal es la clorofila a, y ayudan a este proceso los pigmentos accesorios como: xantófilas, carotenoides, ficiocianinas y ficoeritrinas. Complejo antena ENERGÍA LUMINOSA Centro de reacción 2ē FASE DEPENDIENTE DE LA LUZ Aceptor Primario de Electrón Generación de energía 2 Aceptor Primario de Electrón 3 Luz NADP Luz 1 Centro de Reacción Clorofila Fotosistema II Centro de Reacción Clorofila Producción de NADPH Fotosistema I 2 H + 1/2 O 2 Fotólisis del agua 9

4 FASE INDEPENDIENTE DE LA LUZ Fase independiente de luz o fase oscura: Se produce en el estroma, aquí se logra la fijación del CO 2 para obtener productos orgánicos. Esta fase es dependiente de la anterior, ya que se requiere de ATP y NADPH. significa FOTOSÍNTESIS Aprovechamiento de la energía solar, que queda retenida como un compuesto orgánico utiliza Fase luminosa ocurre en los Tilacoides Fase oscura ocurre en el Estroma utiliza Agua, ADP, NADP +, clorofila y energía solar Dióxido de carbono, ATP y NADPH genera ATP, NADPH y celular oxígeno genera Glucosa, ADP y NADP + 10

5 FACTORES QUE AFECTAN A LA FOTOSÍNTESIS Factores internos Son aquellos propios de las plantas y que hacen variar la tasa fotosintética: Presencia de estomas Pigmentos Contenido de agua CO 2 H 2 O Estoma FACTORES QUE AFECTAN A LA FOTOSÍNTESIS Factores externos Temperatura: en términos generales, la temperatura entre 10 y 35 ºC es la óptima para la mayoría de las plantas. La tasa fotosintética cae notablemente en temperaturas cercanas a los 60 ºC. 11

6 FACTORES QUE AFECTAN A LA FOTOSÍNTESIS Intensidad de la luz: las plantas que reciben menos luz, realizan menos fotosíntesis que las que están a la luz. Sin embargo, la relación no es directamente proporcional, ya que si la planta se encuentra a pleno sol, la tasa fotosintética decae muchísimo, porque la alta cantidad de energía solar y la elevada temperatura dañan su desarrollo. FACTORES QUE AFECTAN A LA FOTOSÍNTESIS Concentración de CO 2 : el CO 2 es la molécula utilizada por las plantas para producir diversas moléculas orgánicas. La falta de él disminuye la productividad y en exceso el proceso de fotosíntesis se satura, ya que depende de la acción de enzimas. 12

7 FACTORES QUE AFECTAN A LA FOTOSÍNTESIS Variable dependiente es aquella que no es controlada por el investigador, para este ejemplo corresponde a la. tasa fotosintética Variable independiente es aquella manipulada por el investigador, para este ejemplo corresponde a la. temperatura CADENAS Y TRAMAS TRÓFICAS 13

8 Las moléculas orgánicas que forman los tejidos vivos contienen elevada energía de enlace (energía química). En cambio, moléculas inorgánicas como el CO 2, poseen baja energía química. En esta relación entre ganancia y pérdida de energía química encontramos la dinámica de los ecosistemas. Los productores cumplen con la función de formar moléculas orgánicas para su organismo a partir de la materia inerte del medio. Esta conversión es posible gracias a la energía luminosa. Por su parte los consumidores toman de los productores la energía que necesitan para cumplir con sus funciones. Al analizar los aportes de cada uno de los integrantes de las cadenas alimentarias, nos podemos dar cuenta de que los productos y subproductos de cada grupo son el alimento del otro. LEYES DE LA TERMODINÁMICA Primera ley de la termodinámica: La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. De esta manera, la energía proveniente de la luz solar es transformada en energía química en los vegetales, a través del proceso de fotosíntesis. Esta energía será utilizada por la planta como alimento y degradada en el proceso de respiración celular. Segunda ley de la termodinámica: Una parte de la energía que se encuentra disponible para realizar trabajo, se transforma en calor al pasar de una forma a otra. Esta energía escapa al ambiente perdiéndose. La cantidad de energía que parte y la cantidad de energía que llega al último nivel trófico son significativamente distintas. En consecuencia, la transferencia de energía se realiza en forma ordenada en un flujo unidireccional. 14

9 NIVELES TRÓFICOS Los seres vivos de los ecosistemas se organizan en los llamados niveles tróficos. Esta organización se centra en como la energía fluye en los procesos alimenticios de cada individuo, organizándose en las llamadas cadenas tróficas o alimenticias. CADENAS TRÓFICAS Una cadena alimentaria (o cadena trófica) corresponde a la corriente de energía y nutrientes que se establece entre las distintas especies de un ecosistema en relación con su nutrición. 15

10 CADENAS TRÓFICAS Las cadenas tróficas no tienen más de 4 o 5 niveles tróficos debido a que un alto porcentaje de la energía que reciben los organismos se emplea en los procesos vitales y solo un 10% de la energía, aproximadamente, es transferida a los siguientes niveles (regla del 10%). REDES TRÓFICAS En la naturaleza no existen cadenas tróficas como tal, en su concepto lineal. Existen conjuntos de cadenas superpuestas que interactúan entre sí, las llamadas tramas o redes alimentarias (o tróficas). 16

11 PIRÁMIDES ECOLÓGICAS La pirámide ecológica es otra forma de representar las relaciones tróficas que se establecen en un ecosistema. Existen distintos tipos de pirámides. Carnívoros Herbívoros Productores PIRÁMIDES ECOLÓGICAS DE NÚMERO La pirámide de número representa la cantidad de individuos que es de cada nivel trófico de un ecosistema. Estas pirámides pueden adoptar una forma invertida cuando los productores son de gran tamaño (por ejemplo, los árboles de un bosque). 17

12 PIRÁMIDES ECOLÓGICAS DE BIOMASA La pirámide de biomasa representa la cantidad de materia viva que presenta un ecosistema. Generalmente, esta se calcula en gramos por metro cuadrado y considera solo el peso seco de los seres vivos. PIRÁMIDES ECOLÓGICAS DE ENERGÍA La pirámide de energía representa como fluye esta en los ecosistemas (siempre lo hace desde los productores hacia los consumidores). No tiene la posibilidad de invertirse, pues responde a la primera y segunda ley de la termodinámica. 18

13 AMPLIFICACIÓN BIOLÓGICA Proceso por el cual los organismos que viven en un medio, que contiene una concentración relativamente baja de una sustancia química, pueden llegar a aumentarla en sus tejidos, alcanzando concentraciones considerablemente más altas que las existentes en el medio, debido a que dicho contaminante es poco susceptible a ser metabolizado y, además es liposoluble, lo que ocasiona efectos negativos sobre su salud. Son sustancias potencialmente bioacumulables los metales pesados, el DDT, el lindano, los compuestos organofosforados, los compuestos que contienen bifenilos policlorados (policloruro de bifenilo o PCBs), el trióxido de antimonio, entre otros. 19