FLUJO DE ENERGÌA

Se le llama FLUJO DE ENERGÍA al pasar de una forma de energía a otra.

La energía es la capacidad de realizar un trabajo y el comportamiento de la misma la describen las leyes de la termodinámica, que son dos:

· La primera ley dice que la energía puede transformarse de una clase en otra, pero no puede destruirse. Por ejemplo, la energía de la luz se transforma en materia orgánica (leña), que a su vez se transforma en calor (fuego) y luz; el calor se puede transformar en energía de¡ movimiento (máquinas a vapor); ésta en luz (dinamo que produce electricidad), y así sucesivamente.

· La segunda ley dice que al pasar de una forma de energía a otra (energía mecánica a química a calor y viceversa) hay pérdida de energía en forma de calor. Cualquier cambio de una forma de energía a otra produce pérdidas por calor. De esto se deduce que un ecosistema no puede ser autoabastecido de energía en el corto plazo y que todos los procesos naturales son irreversibles en cuanto al flujo de energía, es decir, el flujo de energía sigue una sola dirección.

Para que un ecosistema funcione, necesita de un aporte energético que llega a la biosfera en forma, principalmente de energía luminosa, la cual proviene del Sol y a la que se le llama comúnmente flujo de energía (algunos sistemas marinos excepcionales no obtienen energía del sol sino de fuentes hidrotermale

El flujo de energía es aprovechado por los productores primarios u organismos compuestos orgánicos que, a su vez, utilizarán los consumidores primarios o herbívoros, de los cuales se alimentarán los consumidores secundarios o carnívoros.

De los cadáveres de todos los grupos, los descomponedores podrán obtener la energía para lograr subsistir. De esta forma se obtendrá un flujo de energía unidireccional en el cual la energía pasa de un nivel a otro en un solo sentido y siempre con una pérdida en forma de calor.

Los diferentes niveles que se establecen (organismos fotosintéticos, herbívoros, carnívoros y descomponedores) reciben el nombre de niveles tróficos.

FLUJO DE ENERGÌA EN BOSQUES:

En los ecosistemas acuáticos en cada paso se pierde el 90% de la energía, y solo queda el 10% para el siguiente nivel trófico. En los terrestres el porcentaje que llega es aún menor. Los bosques acumulan una gran cantidad de biomasa vertical, y muchos son capaces de acumularla a un ritmo elevado, ya que son altamente productivos. Esos niveles altos de producción de biomasa vertical representan grandes almacenes de energía potencial que pueden ser convertidos en energía cinética bajo las condiciones apropiadas. Dos de esas conversiones de gran importancia son los incendios forestales y las caídas de árboles; ambas alteran radicalmente la biota y el entorno físico cuando ocurren. Igualmente en los bosques de alta productividad, el rápido crecimiento de los propios árboles induce cambios bióticos y ambientales, aunque a un ritmo más lento y de menor intensidad que las disrupciones relativamente abruptas como los incendios.

CADENAS ALIMENTARIAS

En los ecosistemas se establecen relaciones alimentarias que obedecen a la consigna de “quién come a quién” entre las distintas poblaciones.

En otras palabras, las cadenas alimentariasindican qué seres vivos se alimentan de otros que habitan el mismo ecosistema.

Estas relaciones que se establecen entre los diversos organismos en su ambiente natural tienen dos consecuencias de gran importancia: el flujo de energía y la circulación de la materia.

Flujo de energía

Este flujo va desde los organismos autótrofos(por lo general, organismos que realizanfotosíntesis) hacia otros que se alimentan de ellos y que corresponden a herbívoros. A su vez, los herbívoros son presas de otros animales: losdepredadores. Se constituye así una verdadera cadena para la vida, donde cada eslabón corresponde a un ser vivo.

Circulación de materia

Ésta se traspasa de eslabón a eslabón en la cadena alimentaria, a través de las interacciones que se establecen entre los organismos que la conforman.

Aquí ya podemos definir en propiedad una cadena alimentaria, y podemos decir que es aquella sucesión en la cual las agrupaciones de organismos (cada uno representando un eslabón) establecen interacciones de manera tal que los primeros son alimento de los segundos traspasándose sucesivamente materia y energía de un eslabón al siguiente.

El primer eslabón, o primer nivel trófico, de cualquier cadena alimentaria siempre está representado por los productores, organismos autótrofos, los vegetales, que son capaces de transformar la energía lumínica del Sol en un tipo de energía que puede ser utilizado por plantas, bacterias, animales, etc.

Entonces, podemos decir que productores son aquellos organismos fotosintéticos que “producen” energía útil para todos los seres vivos. La vida en el planeta se mantiene en una cadena alimentaria, gracias a estos organismos fotosintéticos.

El segundo eslabón, o segundo nivel trófico, lo ocupan los consumidores, organismos incapaces de utilizar la energía lumínica del Sol, y que para conseguir la energía necesaria para vivir deben alimentarse de otros organismos.

A los consumidores se les denomina heterótrofos, ya que el término significa: hetero = otro, diferente y trofos = alimentación.

Se distinguen diferentes tipos de consumidores, según sea el nivel de la cadena en que aparecen.

Consumidores primarios o de primer orden son los organismos que se alimentan directamente de los productores.

Consumidores secundarios o de segundo orden son los organismos que se alimentan de los consumidores primarios.

En general, el nombre de los consumidores estará determinado por el nivel trófico en que aparezcan.  Sin embargo, no es posible encontrar cadenas con más de cinco niveles, porque la cantidad de energía que se va traspasando de un nivel trófico al siguiente va disminuyendo de manera importante.

Red trófica terrestre.

Otro grupo de organismos que son de gran relevancia para el flujo normal de materia y energía, a través de una cadena alimentaria, son los denominados descomponedores.

Descomponedores son los microorganismos que habitan en el suelo y son los encargados de degradar y descomponer organismos muertos o restos de ellos.

Ejemplo de descomponedores son los hongos y las bacterias.

Esto determina que la materia que formaba parte de los seres vivos sea "devuelta" al ambiente, específicamente al suelo, donde puede volver a ser utilizada por otros organismos como los productores, los que a su vez los transmitirán a los consumidores de primer orden y así sucesivamente a lo largo de la cadena.  El hecho de que los descomponedores actúen sobre restos de organismos muertos puede hacer pensar que siempre actúan en el último nivel trófico.  Sin embargo, los descomponedores pueden actuar en cualquier nivel trófico.

En la naturaleza, sin embargo, no se da el hecho de que un consumidor primario se alimente sólo de un tipo específico de planta, o que un consumidor secundario se alimente sólo de un tipo de presa.

En realidad, las poblaciones establecen interacciones de alimentación o interacciones tróficas, bastante más complejas que lo que representa una cadena.

Se habla de Redes tróficas o Redes alimentarias para señalar un conjunto de cadenas que se interconectan en algunos niveles tróficos. De esta forma, un productor, como la hierba de un prado, puede ser pastoreado por más de un herbívoro o consumidor primario, como, por ejemplo, una cabra, una vaca, un conejo, etc.; a su vez, la cabra, lo mismo que la vaca, puede ser presa para dos o más consumidores secundarios.  Se aprecia entonces lo difícil que es representar estas complejas interacciones en forma lineal.  Más bien se obtiene una malla de flechas que sugieren el flujo de materia y energía, que se da entre las poblaciones interactuando entre sí.

Las redes tróficas corresponden a la representación de varias cadenas, que se interconectan en diferentes niveles alimenticios.

Ver: PSU: Ecologia y ambiente; Pregunta 41_2010

Flujo de la energía en el ecosistema

La estructura y función trófica, o flujo de energía, pueden representarse gráficamente mediante pirámides ecológicas en las que el nivel de los productores forman la base y en los niveles subsiguientes se hallan los consumidores, desintegradores o saprótrofos.

 Del total de energía solar que llega a la tierra, sólo el 0,1 por ciento se ocupa en la fotosíntesis.

 Se observa que la energía fluye unidireccionalmente desde los productores a los consumidores y descomponedores, con pérdida de energía en cada paso. A partir de este hecho, encontramos que las pirámides ecológicas pueden ser de tres tipos generales:

1.- En toda trama alimentaria la masa total de los organismos de cada nivel trófico disminuye progresivamente desde los productores a los consumidores, estableciendo la pirámide de la biomasa, en la cual se representa el peso seco total, valor calorífico o cualquier otra medida de la cantidad de materia viva.

2.- En toda trama alimentaria la energía total de los organismos de cada nivel trófico disminuye en forma progresiva, constituyendo la pirámide de la energía, la cual representa el flujo de energía, la productividad en niveles tróficos sucesivos o ambas cosas.

3.- En toda trama alimentaria el número de individuos de cada nivel trófico disminuye progresivamente desde los productores a los consumidores, constituyendo la pirámide de número, que representa entonces el número de organismos individuales.

4.- Mientras más larga es una cadena trófica, menos eficiente es en cuanto a energía utilizable debido a que la pérdida de energía es mayor.

 Así como la energía fluye unidireccionalmente por el ecosistema, la materia en el ecosistema pasa de un ser vivo a otro y de estos al medio ambiente, formando ciclos. Estos ciclos oscilan entre el medio abiótico y biótico. Es decir, se incorpora a los seres vivos mediante los productores y vuelve al mundo abiótico mediante los descomponedores. Estos ciclos, conocidos como biogeoquímicos, son, por ejemplo, el ciclo del agua, del O2 , del nitrógeno y del carbono.

Las pirámides de biomasa y de número pueden ser invertidas, donde la base puede ser más pequeña que uno o más escalones superiores, si los organismos productores son más pequeños en promedio que los individuos consumidores. Por el contrario, la pirámide de energía siempre tiene la base en la parte inferior más amplia y los otros escalones se van reduciendo, esto responde a que según vamos pasando de un nivel a otro, la energía disponible es cada vez menor porque gran parte de esta se disipa en forma de calor.

Tramas alimentarias

Las flechas indican la relación “es comido por”: 1 Productor - 2 Ratón Consumidor primario - 3 Comadreja Consumidor secundario - 4 Zorro Consumidor terciario - 5 Hongos y bacterias - 6 Descomponedores

La mayoría de los animales de un ambiente tienen una alimentación muy variada, comen distintos tipos de organismos. Así, es posible agregar a la cadena alimentaria otros productores y consumidores, formando redes alimentarias. Las redes representan las diferentes relaciones alimentarias que se establecen en un ecosistema. 1 Conejo - 2 Ardilla - 3 Zorro - 4 Ratón - 5 Langosta - 6 Mantis religiosa - 7 Gorrión - 8 Sapo - 9 Serpiente - 10 Águila.

Definiciones

Carnívoro: Literalmente, son organismos que comen carne. La mayoría de los carnívoros son animales, pero existen algunos organismos del reino fungi, plantas y protistas que también lo son.

Carroñero: Que se alimenta de carne en descomposición. Ejemplo: cóndor, hiena.

Detrívoro: un detrívoro es un organismo que come restos muertos de otros organismos (detritus), obteniendo la mayoría de sus nutrientes de los detritos del ecosistema. Ejemplo de detrívoros incluyen cangrejos, moscas, buitres y hienas.

Saprófitos: organismos que comen animales en proceso de muerte o descomposición, por lo que cumplen la función de recicladores de nutrientes en el ecosistema. Fungi y Bacterias son dos grupos con importantes saprófitos.

Putrefactores: son aquellos que se alimentan de organismos que están en descomposición.