4. Flujo de energía en los ecosistemas
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ENERGÍA Capacidad para efectuar un trabajo • Energía cinética (energía en movimiento) – Luz: movimiento de fotones – Calor: movimiento de moléculas – Electricidad: movimiento de cargas eléctricas • Energía potencial (energía almacenada) – La electricidad almacenada en una batería – La fuerza de un carro antes de moverse – La fuerza de una pelota en suspenso
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Leyes de la termodinámica • 1ª Ley: Conservación de la energía – La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma.
Gasolina
Movimiento y calor
potencial
cinética
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Leyes de la termodinámica • 2ª Ley: Acción y reacción – Cuando la energía se convierte o transforma, disminuye la energía útil.
Gasolina 100 unidades de energía química
Movimiento y calor 75 unidades energía térmica 25 unidades de energía cinética
– En cada paso de un sistema, parte de la energía se pierde, generalmente en forma de calor
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¿Cómo acumulamos energía? Energía en forma de luz
Pérdida de luz
Utilizan aporte de energía Fabrican moléculas orgánicas
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Flujo de la energía en los ecosistemas
En los ecosistemas la energía se mueve de manera lineal, con pérdidas por metabolismo en cada nivel Productores
Consumidores de primer orden
Descomponedores
Consumidores de segundo orden
(Elaboración propia)
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Niveles tróficos Cada población tiene hábitos alimenticios específicos. De acuerdo a estos hábitos, cada población está ubicada en un nivel de transmisión de energía, es decir en un nivel trófico. Todas las poblaciones que están localizadas a la misma distancia de la fuente de energía están en la misma jerarquía de nivel trófico.
Descomponedores
Consumidores
Productores
(Elaboración propia)
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Una cadena alimenticia o red alimenticia: describe el paso de nutrientes a través de las especies de una comunidad. Cada uno se alimenta del nivel precedente y es alimento del siguiente.
Los niveles tróficos son tres: productores, consumidores y descomponedores.
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•
•
•
Productores: autótrofos. Usan la energía del sol o de compuestos inorgánicos para alimentarse. Son fotosintetizadores o quimiosintetizadores. El mejor ejemplo de este nivel son las plantas. Consumidores: heterótrofos. Ingieren otros organismos para alimentarse. Se dividen en herbívoros, carnívoros y parásitos.
(www.ceipgrancapitan.es)
(www.fotonaturaleza.cl)
Descomponedores: obtienen su alimento degradando los restos de un organismo viviente. Siempre conlleva el retorno de los nutrientes a los organismos autótrofos. (http://www2.neuquen.gov.ar/territorial /contenido.aspx?Id=NOV-02098)
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• Varias especies pueden ocupar el mismo nivel trófico
CONSUMIDORES Carnívoros superiores Orca
CONSUMIDORES Carnívoros secundarios o terciarios León marino
CONSUMIDORES CONSUMIDORES Carnívoros secundarios Albatros
CONSUMIDORES Carnívoros primarios Ballena azul
(Elaboración propia)
Carnívoros secundarios Foca
CONSUMIDORES Carnívoros primarios Peces y calamares
CONSUMIDORES Carnívoros secundarios Pingüino emperador
CONSUMIDORES
CONSUMIDORES
Carnívoros primarios Petrel
Carnívoros primarios Pingüino adelaida
CONSUMIDORES PRIMARIOS Herbívoros Camarón antártico -kril
PRODUCTORES PRIMARIOS Autótrofos fotosintéticos Algas unicelulares diatomeas
• Una misma especie puede estar en varios niveles de acuerdo a su alimentación
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Cuarto nivel: consumidor terciario
Tercer nivel: consumidor secundario
Tercer nivel: consumidor secundario
Segundo nivel: consumidor primario
Segundo nivel: consumidor primario
Primer nivel: productores
(http://conocetuparaiso.blogspot.com)
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¿Cómo se mueve la energía solar por los niveles tróficos? • El primer nivel trófico aprovecha cerca del 1 % de la energía solar disponible, • los herbívoros aprovechan cerca del 15 % del nivel anterior, • los carnívoros cerca del 10 % del nivel anterior, • y así, se van perdiendo grandes cantidades de energía conforme se avanza en los niveles tróficos.
Mientras más lejos se encuentra un nivel trófico de la energía solar, menos energía aprovecha
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Veámoslo:
La energía solar aporta 1,700,000 kilocalorías al planeta
1.2% va a Pérdida de energía en desechos orgánicos
20.4%
98.8% no se utiliza
Los productores Energía transmitida al siguiente nivel trófico
63.4%
16.2%
Herbívoros
21.4%
Pérdida de energía por metabolismo
67.3%
11.4% 23.5% 23.8% Descomponedores
Carnívoros primarios
71%
5.5% Carnívoros superiores
76.2% (Elaboración propia)
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Pirámide de biomasa • Una pirámide de biomasa representa la cantidad de alimento potencial disponible para cada nivel trófico en un ecosistema.
Humanos Leopardos Venados
• Debido a la pérdida de energía, cada nivel trófico puede mantener a una menor cantidad de individuos en el nivel trófico superior.
Plantas
(Elaboración propia)
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La biomasa disminuye en niveles tróficos superiores
(Elaboración propia)
Buena parte del nivel trófico precedente se mantiene como biomasa y no está disponible para consumo. De lo consumido: • mucho se descompone y libera energía; • algo pasa de largo por el organismo y se desecha.
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Darle de comer a una población cada vez mayor de seres humanos es un verdadero problema, entonces…
Discutan en clase: ¿cómo se puede aumentar la energía disponible para el ser humano?
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Algunos problemas relacionados con pirámides tróficas:
Proceso de magnificación biológica La magnificación biológica es la acumulación de contaminantes en niveles tróficos superiores. Este fenómeno daña a los organismos en los que se concentran estos materiales.
Para que haya biomagnificación, el contaminante debe: • tener una larga vida, • ser concentrado por los productores y • ser soluble en grasa
(https://carmenvidal.wordpress.com/2008/03/ 14/contaminacion-del-agua/)
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Biomagnificación del DDT
(www.ibbio.pbworks.com)
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En Guatemala… • Años 50 y 60 se usaba DDT en los plaguicidas en plantaciones de algodón • Aplicaciones con aviones o por personas, SIN TOMAR PRECAUCIONES de seguridad personal • RESULTADO: – DDT se bioacumuló, hasta llegar de las plantas e insectos al humano – Guatemala tuvo el nivel más alto del mundo en acumulación de DDT en la leche materna – Aún hoy que está prohibido el DDT, se encuentran pacientes con acumulación en el tejido grasoso
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Proceso de eutrofización Enriquecimiento de las aguas con nutrientes a un ritmo tal, que no puede ser compensado por su eliminación. De esta manera, el exceso de materia orgánica producida hace disminuir enormemente el oxígeno en las aguas profundas.
Eventualmente puede llevar a un ecosistema acuático a la muerte o extinción.
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Estado trófico
(Elaboración propia)
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Lago de Amatitlán:
El exceso de desechos hace que crezca la población de algas en la superficie, evitando la penetración de la luz, la fotosíntesis y la oxigenación, causando la muerte de todo el ecosistema debajo de esa capa verde... (http://www.world66.com/centralamericathecaribbean/guatemala/guatemalacity/lib/galler y/showimage?pic=centralamericathecaribbean/guatemala/guatemalacity/lago_de_amatitln)
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Ciclos biogeoquímicos
• Son los movimientos de elementos químicos entre los seres vivos y el ambiente. • Mientras la energía se mueve de manera lineal en los ecosistemas, los nutrientes y otros materiales se mueven de manera cíclica dentro de los ecosistemas. • Los materiales se usan, pasan a través de la red trófica, regresan a los elementos abióticos y vuelven a ingresar a la cadena orgánica.
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Ciclo del Agua
(www.ctmalagunas.blogspot.com)
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Cuenca hidrográfica
Una cuenca hidrográfica es una parte de la superficie terrestre cuyas aguas fluyen hacia un mismo río o lago. La suma de las cuencas hidrográficas de todos los ríos que desembocan en un mismo mar constituye la vertiente de dicho mar. La divisoria de aguas es una línea imaginaria que delimita la cuenca hidrográfica.
Una divisoria de aguas marca el límite entre una cuenca hidrográfica y las cuencas vecinas. El agua precipitada a cada lado de la divisoria desemboca en ríos distintos. (http://www.fotosimagenes.org/cuenca-hidrografica)
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(http://mediateca.cl/500/ciclos/ciclo%20del%20carbono.htm)
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(http://mediateca.cl/500/ciclos/ciclo%20del%20fosforo.htm)
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Ciclo del Nitrógeno
(http://mediateca.cl/500/ciclos/ciclo%20del%20nitogeno.htm)
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Literatura consultada Enger, E. y B. Smith. (2006). Ciencia Ambiental: un estudio de interrelaciones. McGraw-Hill Interamericana. México. 476 pp Margalef, R. (1986). Ecología. Barcelona: Omega. 950 pp. Smith, T y Smith, R. (2007). Ecología. Sexta Edición. Madrid: Editorial Pearson.
IMÁGENES www.ceipgrancapitan.es www.fotonaturaleza.cl http://www2.neuquen.gov.ar/territorial/contenido.aspx?Id=NOV-02098 http://conocetuparaiso.blogspot.com https://carmenvidal.wordpress.com/2008/03/14/contaminacion-del-agua www.ibbio.pbworks.com http://www.world66.com/centralamericathecaribbean/guatemala/guatemalacity/lib/gallery/showimage?pic=centrala mericathecaribbean/guatemala/guatemalacity/lago_de_amatitln www.ctmalagunas.blogspot.com http://www.fotosimagenes.org/cuenca-hidrografica http://mediateca.cl/500/ciclos/ciclo%20del%20carbono.htm http://mediateca.cl/500/ciclos/ciclo%20del%20fosforo.htm http://mediateca.cl/500/ciclos/ciclo%20del%20nitogeno.htm
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Con el apoyo de:
Facultad de Ciencias Ambientales y Agrícolas
