Energía La energía se define como la capacidad realizar trabajo, de producir

movimiento, de generar cambio. Es inherente a todos los sistemas físicos, y la vida en todas sus formas, se basa en la conversión, uso,

almacenamiento y transferencia de energía. Puede presentarse como energía potencial (energía almacenada) o como

energía cinética (energía en acción), siendo estas dos formas interconvertíbles, es decir, la energía potencial liberada se convierte en

energía cinética, y ésta cuando se acumula se transforma en energía potencial. La energía no puede ser creada ni destruida, sólo transformada

de una forma en otra (Primera Ley de la Termodinámica).Según su origen puede ser:Energía química: es la contenida en los compuestos químicos y que a través de distintos procesos, susceptible de ser liberada. Energía nuclear: contenida en los núcleos atómicos y liberada a través de los procesos de fisión y fusión nuclear. Es también llamada energía atómica. Energía eléctrica: es la que se manifiesta como resultado del flujo de electrones a lo largo de un conductor. Energía mecánica: es la producida por la materia en movimiento. Energía radiante: está contenida en los distintos tipos de radiación electromagnética. Estas formas son interconvertibles, y son ejemplo de ello la conversión de:Energía nuclear en energía eléctrica, producida en las centrales nucleares. Energía química en energía mecánica, producida en motores de combustión. Energía eléctrica en energía radiante (luz y calor), producida en las lámparas.

La vida, en todas sus formas, es completamente dependiente de la energía. En todos los procesos vitales está involucrada la energía. Los vegetales consumen energía solar (energía radiante) para poder, a través del proceso fotosintético, elaborar sustancias energéticas (hidratos de

carbono) que les permiten disponer de la energía química necesaria para desarrollar sus funciones vitales. Los organismos animales se nutren

energeticamente, en forma directa (herbívoros) o indirecta (carnívoros) de los vegetales es decir de la energía solar.

El ser humano ha desarrollado, a través de su historia, sistemas de vida en los que además de la

energía necesaria para su subsistencia biológica (alimento) consume energía para mantener y desarrollar sus sistemas culturales y satisfacer

así necesidades extraalimentarias (vivienda, transporte, bienes y servicios,...). Para ello la humanidad ha recurrido al uso de distintas fuentes energéticas; en un principio fue el fuego, la energía solar, la

energía animal, la energía eólica (viento), la hidráulica (agua)

Cuantificación de los flujos de energía.     La energía es necesaria para todos los procesos. La cantidad de energía puede ser medida por el calor liberado. Existen dos unidades comúnmente usadas para medir energía. La caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado en la escala Celsius (grado centígrado). Una kilocaloria representa mil calorías. Un cuerpo humano libera cerca de 2500 kilocalorias por día, energía proporcionada por los alimentos consumidos.     Por acuerdos internacionales, una unidad de energía diferente se está utilizando con mayor frecuencia, el Joule (J).       Una kilocaloria es equivalente a 4186 joules.     La energía es necesaria para todos los procesos en un ecosistema. La vegetación usa la energía del sol (energía solar) y pequeñas cantidades de otras fuentes. Las fuentes energéticas, depósitos y flujos en un ecosistema forestal están marcadas en el diagrama de la vegetación en la Figura 2.1. (las cantidades están en joules).     El diagrama incluye algunos números elevados. Los números elevados con muchos ceros pueden representarse como el producto de la parte inicial del número multiplicado por 10 para cada cero.     Por ejemplo: 627 000 puede ser representado como: 6.27 * 105o, puede usarse el siguiente formato en los programas de computación: 6.27 E5donde E5 (5 exponencial) significa multiplicar 10 * 5. Esto es lo mismo que adicionar 5 ceros. Esta última notación es usada en la Figura 2.1 para indicar el flujo de joules.

Para resumir: En el flujo de energía y de nutrientes inorgánicos, es posible hacer algunas generalizaciones: La fuente primaria (en la mayoría de los ecosistemas) de energía es el sol.El destino final de la energía en los ecosistemas es perderse como calor.La energía y los nutrientes pasan de un organismo a otro a través de la cadena alimenticia a medida que un organismo se come a otro.Los descomponedores extraen la energía que permanece en los restos de los organismos. Los nutrientes inorgánicos son reciclados pero la energía no.

• Flujos de materia y energíaFlujos de materia y energíaLos seres vivos requieren materia para sustituir sus tejidos y energía para su funcionamiento. Se establece un flujo de materia y energía en el que se distinguen las siguientes etapas:

Incorporación de la energía (luz solar) y de los compuestos inorgánicos por parte de vegetales, fitoplancton y cianobacterias.

A partir de la materia mineral y de la energía creación de materia orgánica.

Consumo de la materia orgánica producida por organismos incapaces de hacerlo.

Transformación de los compuestos inorgánicos en compuestos minerales que pueden ser aprovechados por los productores de materia orgánica.

La materia es utilizada de forma cíclica pero la energía es empleada una sola vez, perdiéndose paulatinamente, a lo largo de todas las etapas señaladas,

en forma de calor o de trabajo.

Desintegración de esta materia orgánica hasta llevarla nuevamente al estado de compuesto inorgánico.

• Por Por sistemasistema entendemos entendemos cualquier parte del universo que cualquier parte del universo que contenga materia y energía:contenga materia y energía:– Un sistema cerrado es aquel que no intercambia energía con el medio que lo rodea. Un sistema cerrado es aquel que no intercambia energía con el medio que lo rodea. – Un sistema abierto intercambia energía y materia con el medio que los circunda. Ej: las células Un sistema abierto intercambia energía y materia con el medio que los circunda. Ej: las células

y los seres vivos.y los seres vivos.

• El El flujo de energíaflujo de energía en el ecosistema es en el ecosistema es abiertoabierto, puesto que, al ser , puesto que, al ser utilizada en el seno de los niveles tróficos para el mantenimiento utilizada en el seno de los niveles tróficos para el mantenimiento de las funciones propias de los seres vivos, se degrada y disipa de las funciones propias de los seres vivos, se degrada y disipa en forma de calor (respiración). en forma de calor (respiración).

• El El flujo de materiaflujo de materia es, en gran medida, cerrado ya que los es, en gran medida, cerrado ya que los nutrientes son reciclados cuando la materia orgánica del suelo nutrientes son reciclados cuando la materia orgánica del suelo (restos, deyecciones,...) es transformada por los (restos, deyecciones,...) es transformada por los descomponedores en moléculas orgánicas o inorgánicas que, descomponedores en moléculas orgánicas o inorgánicas que, bien son nuevos nutrientes o bien se incorporan a nuevas bien son nuevos nutrientes o bien se incorporan a nuevas cadenas tróficas cadenas tróficas

ENERGÍA ELECTROMAGNÉTICA

Radiación Fotosintéticamente Activa(RAFA)

RadiaciónUltravioleta

RadiaciónInfrarroja

Radiación ionizante(Rayos cósmicos,

gama, X y la radiación ultravioleta)

Radiación no ionizante (infrarroja, microondas, ondas de TV y radioondas). Germinación

Genera mutaciones 400 nm

400400 nm nm LuzLuz visible visible 750750 nm nm

Energía calorífica 750 nm

Energía Electromagnética del Sol

(violeta, azul, verde, amarillo, rojo)

R

A

F

A

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LAS ENERGÍA

“La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”

Ej.: La fotosíntesis (Productividad primaria)

Fotosín-tesis

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Principio de degradación de la energía, o medida de la energía no disponible resultante de las transformaciones.

Cuando la energía cambia de una forma a otra, parte de la energía útil siempre es degradada a una calidad inferior, más dispersa y menos útil.

Energía SolarEnergía

Solar

Energía química

fotosíntesis

Energía química Comida

Energía química

Movimiento

Calor CalorCalor Calor Calor

CADENA ALIMENTICIA

Cadena trófica (del griego throphe: alimentación) es el proceso de transferencia de energía alimenticia a través de una serie de organismos, en el que cada uno se alimenta del precedente y es alimento del siguiente.Cada cadena se inicia con un vegetal, productor u organismo autótrofo (autotropho del griego autós =sí mismo y trophe=alimentación) o sea un organismo que "fabrica su propio alimento" sintetizando sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas que toma del aire y del suelo, y energía solar (fotosíntesis).Los demás integrantes de la cadena se denominan consumidores. Aquel que se alimenta del productor, será el consumidor primario, el que se alimenta de este último será el consumidor secundario y así sucesivamente. Son consumidores primarios, los herbívoros. Son consumidores secundarios, terciarios, etc. los carnívoros.

Existe un último nivel en la cadena alimentaria que corresponde a los descomponedores. Estos actúan sobre los organismos muertos, degradan la materia orgánica y la transforman nuevamente en materia inorgánica devolviéndola al suelo (nitratos, nitritos, agua) y a la atmósfera (dióxido

de carbono).

Cada nivel de la cadena se denomina eslabón.En una cadena trófica, cada eslabón obtiene la energía necesaria para la vida del nivel inmediato anterior; y el productor la obtiene del sol.. De modo que la energía fluye a través de la cadena.En este flujo de energía se produce una gran pérdida de la misma en cada traspaso de un eslabón a otro, por lo cual un nivel de consumidor alto (ej: consumidor 3ario) recibirá menos energía que uno bajo (ej: consumidor 1ario).Dada esta condición de flujo de energía, la longitud de una cadena no va más allá de consumidor terciario o cuaternario.

Una cadena alimentaria en sentido estricto, tiene varias desventajas en caso de desaparecer un eslabón:a)Desaparecerán con él todos los eslabones siguientes pues se quedarán sin alimento.b)Se superpoblará el nivel inmediato anterior, pues ya no existe su predador. c)Se desequilibrarán los niveles más bajos como consecuencia de lo mencionado en a) y b). d)Por tales motivos las redes alimentarias o tramas tróficas son más ventajosas que las cadenas aisladas.

Niveles tróficosUn nivel trófico es la posición de una especie en la red alimenticia (cadena alimenticia), es decir, su nivel de alimentación, por lo tanto el paso de energía de un organismo a otro ocurre a lo largo de una cadena trofica o alimentaría, es decir, una secuencia de organismos relacionados unos con otros como presa y depredador, son los niveles tróficos

Tipos de niveles tróficosOrganismos productores o autótrofos: son aquellos organismos que son capaces de crear, elaboran compuestos orgánicos a partir de substancias inorgánicas más sencillas con la ayuda de la luz solar en un proceso denominado fotosíntesis. Las plantas verdes son los autótrofos por excelencia. En el medio acuático encontramos las algas como principal productor, siendo los vegetales superiores arraigados (juncos, etc) importantes también en las aguas dulces.

Organismos consumidores o heterótrofos: son aquellos que no son capaces de producir sus propios alimentos (animales, humanos)

Organismos descomponedores o saprofitos: son aquellos que transforman las sustancias orgánicas en inorgánicas para que puedan ser tomadas por las plantas (microorganismos, bacterias, etc)

Clasificación de los organismos consumidoresconsumidores primarios o herbívoros: son los que se alimentan directamente de las plantas consumidores secundarios o carnívoros primarios: son los que se alimentan de los herbívoros consumidores terciarios o carnívoros secundarios: son aquellos que se alimentan de los carnívoros primarios o consumidores secundarios

Organismos desintegradores: son organismos que en sus procesos biológicos actúan sobre otros organismos muertos degradando sus compuestos en otros más sencillos que pueden volver al ciclo de la materia (originan detritos) Plancton: la palabra plancton procede del griego, significa andar errante y se usa genéricamente para las formas de vida, en general microscópicas, que se encuentran flotando en el medio acuático y que se mueven arrastradas por el movimiento del agua más que por su propia habilidad para nadar y se puede clasificar en:• Fitoplancton; que es la porción compuesta por algas unicelulares, principales responsables de la productividad en el sistema acuático.• Zooplancton; porción compuesta por invertebrados correspondiente a distintos niveles de consumidores.

En toda cadena alimenticia se va traspasando energía y materia de un nivel a otro. La energía va disminuyendo en cada nivel de la cadena.

La energía traspasada disminuye también por el porcentaje considerable de ésta que se pierde como calor, que no es ocupado por ningún otro ser vivo.

FLUJO DE LA ENERGÍA EN VEGETALES Y ANIMALES

CONSUMIDORESPRIMARIOS(Herbívoros)

AUTÓTROFOS(Plantas)

CONSUMIDORESSECUNDARIOS

(Carnívoros)

DESINTEGRADORES(Bacterias y hongos)

H E T E R Ó T R O F O S

MaízLarva de mariposa Pajarito Serpiente Gavilán

CADENA TRÓFICA

Productores

Consumidor secundario

Consumidor Terciario

Consumidor Cuaternario

CADENA TRÓFICA

Consumidor primario

CARNÍVOROS

Herbívoros

(Zooplancton)

Fitoplancton

AGUATIERRA

Majás

Ronsoco

Taricaya

Gramalote Tigre Hombre

RED TRÓFICA

RED TRÓFICA

Bosque Agua

Productividad primaria

Productividad secundaria