Los elementos químicos que forman los seres vivos






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fecha de publicación24.11.2015
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CICLOS DE LA MATERIA



Ciclos de la Materia

Los elementos químicos que forman los seres vivos (oxígenocarbonohidrógenonitrógenoazufre y fósforo, etc.) van pasando de unos niveles tróficos a otros. Las plantas los recogen del suelo o de la atmósfera y los convierten en moléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos). Los animales los toman de las plantas o de otros animales.

Después los van devolviendo a la tierra, la atmósfera o las aguas por la respiración, las heces o la descomposición de los cadáveres, cuando mueren. De esta forma encontramos en todo ecosistema unos ciclos del oxígeno, el carbono, hidrógeno, nitrógeno, etc. cuyo estudio es esencial para conocer su funcionamiento.

FLUJO DE ENERGÍA

El ecosistema se mantiene en funcionamiento gracias al flujo de energía que va pasando de un nivel al siguiente. La energía fluye a través de la cadena alimentaria sólo en una dirección: va siempre desde el sol, a través de los productores a los descomponedores. La energía entra en el ecosistema en forma de energía luminosa y sale en forma de energía calorífica que ya no puede reutilizarse para mantener otro ecosistema en funcionamiento. Por esto no es posible un ciclo de la energía similar al de los elementos químico.



Flujo de Energía en los Ecosistemas

El flujo de energía es aprovechado por los productores primarios u organismos fotosintéticos (plantas y otros) para la síntesis de compuestos orgánicos que, a su vez, utilizaran los consumidores primarios o herbívoros, de los cuales se alimentaran los consumidores secundarios o carnívoros. De los cadáveres de todos los grupos, losdescomponedores podrán obtener la energía para lograr subsistir. De toda 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 perdida en forma de calor.

Pirámides Ecológicas y Niveles tróficos



Ejemplo de Pirámide Ecológica

Las pirámides ecológicas representan gráficamente la estructura trófica de un ecosistema, mediante rectángulos horizontales superpuestos que nos informan de las transferencias de la energía de una comunidad hasta llegar al último nivel trófico.

En el funcionamiento de los ecosistemas no ocurre desperdicio alguno: todos los organismos, muertos o vivos, son fuente potencial de alimento para otros seres. Un insecto se alimenta de una hoja; un ave come el insecto y es a la vez devorada por un ave rapaz. Al morir estos organismos son consumidos por los descomponedores que los transformarán en sustancias inorgánicas.

Estas relaciones entre los distintos individuos de un ecosistema constituyen la cadena alimentarla.

  • Los productores u organismos autótrofos: capaces de sintetizar materiales orgánicos complejos a partir de sustancias inorgánicas simples es decir, organismos capaces de producir su propio alimento. Auto, “a si mismo”; trophos, “nutrición”.

    • Los fotótrofos los constituyen la mayoría de las plantas verdes y algas que emplean la energía solar para convertir elementos químicos relativamente simples, como el dióxido de carbono, el agua y nutrientes, en compuestos complejos (carbohidratos, lípidos y proteínas).

    • Los quimiótrofos convierten los compuestos inorgánicos en energía, por ejemplo, las bacterias que viven en el fondo del mar alrededor de ventilas termales, las cuales utilizan la energía del hidróxido de sulfato para su nutrición.

 Por medio de este proceso, las sustancias minerales se destransforman en compuestos orgánicos, aprovechables por todas las formas vivas.

  • Los heterótrofos o consumidores son aquellos que comen partes de células, tejidos o materiales de desecho orgánico de otros organismos para su subsistencia. Obtienen la energía química necesaria en forma directa o indirecta de los autótrofos, y por tanto, de manera indirecta del sol.

    • Los macro-consumidores o fagótrofos: heterótrofos, sobre todo animales, que ingieren otros organismos o fragmentos de materia orgánica. Ingieren partes y cuerpos enteros, vivos o muertos, de otros, de otros organismos; aquí se incluyen los herbívoros oconsumidores primarios, los carnívoros oconsumidores secundarios, y los omnívoros oconsumidores terciarios.

    • -Los micro-consumidores o sapótrofos: también heterótrofos, llamados descomponedores sobre todo hongos y bacterias, que absorben productos en descomposición de organismos muertos y liberan nutrientes inorgánicos que pueden utilizar nuevamente los productores. Incluye a losdetritívoros o consumidores de detritus (materia orgánica en proceso de descomposición, partes de tejidos y desechos).



Niveles Tróficos

Esta organización de los ecosistemas es válida tanto para los ambientes terrestres como para los acuáticos. En ambos se encuentran productores y consumidores. Sin embargo, los ecosistemas terrestres poseen mayor diversidad biológica que los acuáticos. Precisamente por esa riqueza biológica, y por su mayor variabilidad, los ecosistemas terrestres ofrecen más cantidad de hábitats distintos y más nichos ecológicos.

Como sistema complejo que es, cualquier variación en un componente del sistema repercutirá en todos los demás componentes. Por eso son tan importantes las relaciones que se establecen.

Los ecosistemas se estudian analizando las relaciones alimentarias, los ciclos de la materia y los flujos de energía.

Relaciones alimentarias

La vida necesita un aporte continuo de energía que llega a la Tierra desde el Sol y pasa de unos organismos a otros a través de la cadena trófica.

Las redes de alimentación (reunión de todas las cadenas tróficas) comienzan en las plantas (productores) que captan la energía luminosa con su actividad fotosintética y la convierten en energía química almacenada en moléculas orgánicas. Las plantas son devoradas por otros seres vivos que forman el nivel trófico de los consumidores primarios (herbívoros).



Red Trófica

La cadena alimentaria más corta estaría formada por los dos eslabones citados (ej.: elefantes alimentándose de la vegetación). Pero los herbívoros suelen ser presa, generalmente, de los carnívoros (depredadores) que son consumidores secundarios en el ecosistema. Ejemplos de cadenas alimentarias de tres eslabones serían:

hierba <– vaca <–hombre

algas <– krill <– ballena.

Las cadenas alimentarias suelen tener, como mucho, cuatro o cinco eslabones – seis constituyen ya un caso excepcional-. Ej. de cadena larga sería:

Algas <– rotíferos <– tardigrados <–nematodos <–musaraña <–autillo



Eslabones de una Cadena Alimenticia (a esta se le debe agregar el eslabón correspondiente a los DESCOMPONEDORES)

 Pero las cadenas alimentarias no acaban en el depredador cumbre (ej.: autillo), sino que como todo ser vivo muere, existen necrófagos, como algunos hongos o bacterias que se alimentan de los residuos muertos y detritos en general (organismos descomponedores o detritívoros). De esta forma se soluciona en la naturaleza el problema de los residuos.

Los detritos (restos orgánicos de seres vivos) constituyen en muchas ocasiones el inicio de nuevas cadenas tróficas. Por ej., los animales de los fondos abisales se nutren de los detritos que van descendiendo de la superficie.

Las diferentes cadenas alimentarias no están aisladas en el ecosistema sino que forman un entramado entre sí y se suele hablar de red trófica.

Una representación muy útil para estudiar todo este entramado trófico son las pirámides de biomasa, energía o nº de individuos. En ellas se ponen varios pisos con su anchura o su superficie proporcional a la magnitud representada. En el piso bajo se sitúan los productores; por encima los consumidores de primer orden (herbívoros), después los de segundo orden (carnívoros) y así sucesivamente.

Los Biomas

Conocer el suelo, las praderas, los bosques, los océanos o los humedales, entre otros varios ecosistemas, es fundamental para entender el funcionamiento de nuestro planeta. Hay varios tipos de ecosistemas, muy extendidos por todo el mundo, cuyo estudio permite tener una visión global de la marcha que ha tenido la vida en la Tierra.

Sin embargo, existe una clasificación aún más amplia y eficaz, debido a que su estudio abarca las principales generalidades de todos los ecosistemas del mundo; es así que los ecosistemas que tienes características similares, se agrupan en los llamados biomas.

Los biomas (zonas bioclimáticas) son unas divisiones apropiadas para organizar el mundo natural debido a que los organismos que viven en ellos poseen constelaciones comunes de adaptaciones, particularmente al clima de cada una de las zonas y a los tipos característicos de vegetación que se desarrollan en ellos.



Mapa de Biomas del Mundo

Un bioma es un importante ecosistema terrestre, una gran extensión de tierra que tiene un tipo distintivo de vida vegetal. Puede incluir ecosistemas de muchas clases, pero todo el área se distingue por un tipo particular de vida vegetal, como la pradera, la selva lluviosa o cualquier otro que caracteriza el bioma.

La ubicación de los biomas sobre la superficie de la Tierra está determinada principalmente por el clima, en especial por la precipitación pluvial y la temperatura. Y el clima depende de muchos factores que incluyen la latitud (la distancia del ecuador), las corrientes oceánicas, la topografía, y los vientos prevalecientes.

Los elementos primarios que determinan los diferentes biomas son los siguientes:

Debe entenderse que el clima es quizás el elemento más importante en determinar las clases de individuos que pueden vivir en un área y las maneras en que ellos deben modificarse para vivir bajo condiciones diferentes de temperatura y precipitación y la distribución estacional de estos factores. Cada lugar en la Tierra tiene su propio clima, influenciado tanto por el macroclima de la región como por el microclima del lugar en particular. Pero, a gran escala, existen algunos factores comunes que determinan que, por ejemplo, animales no relacionados en los Desiertos del Sahara y de Sonora tengan, sorprendentemente, muchas cosas en común.

Los suelos son muy importantes ya que ellos son básicos para determinar los tipos de plantas (y por lo tanto, las comunidades vegetales) que crecerán en un zona bioclimática en particular; además, sirven igualmente como substratos para los animales. Y, a su vez, los suelos están muy influenciados por los climas regionales, lo mismo que por la geología de la roca madre.

El suelo, substrato imprescindible de la vida en el medio terrestre. En él se sujetan y de él se nutren las plantas, de cuya producción dependen los demás niveles del ecosistema; parte fundamental del suelo son las grandes cantidades de hongos, algas, bacterias y minúsculos animales que realizan tareas básicas en el ecosistema como son cerrar los ciclos de los elementos o descomponer los restos orgánicos. El suelo es, en sí mismo, un complejo ecosistema.

La vegetación de un área depende tanto del clima como de los suelos y, a su vez, influye grandemente en la determinación de qué especies vegetales y animales pueden existir en la localidad. La vegetación varía en tamaño y estructura (fisionomía), en su manifestación estacional, y en cómo cambia en el tiempo. Su importancia es mayor que la suma de sus partes vegetales individuales ya que muchas especies de animales, por ejemplo, están influenciados en gran medida por la estructura física de la comunidad vegetal mientras que otros lo están por las especies vegetales en sí.

Biomas terrestres y marinos

Los diferentes biomas terrestres: tundra, taiga, bosques, selvas, estepas, praderas, etc. Su distribución en la superficie de la Tierra está condicionada por el clima y forman un gran mosaico de estilos de vida que recubre los continentes.

Los océanos y sus diversas zonas, en las que la profundidad, cercanía a la costa, movimientos de las corrientes marinas, etc. determinan diferentes ecosistemas con funcionamientos muy distintos entre sí.

Es preciso decir, que es difícil señalas cuantos Biomas existen en el mundo, o cuales son los principales de ellos, debido a que existen varias formas de clasificarlos: Algunos mencionan sólo 5 de ellos, y otros los extienden hasta 15 o 20 biomas distintos.

Sin embargo, en este artículo, yo tomaré como los principales biomas (debido a que en varias fuentes de información éstos se repetían constantemente), los siguientes:



Imágenes de diferentes ecosistemas

  • Desierto

  • Estepa

  • Pradera

  • Sabana

  • Bosque

  • Selva

  • Taiga

  • Tundra

  • Oceáno

En próximas entregas, abordaremos de manera más profunda cada uno de ellos, desde su ubicación geográfica y clima, hasta su flora y fauna predominante.

Tipos de cubierta terrestre según la FAO

Desde 1946, la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación) ejerce una función de vigilancia sobre los recursos forestales mundiales. En la actualidad, los bosques se encuentran sometidos a una fuerte presión humana debido a la creciente demanda de productos y servicios agrícolas, y esto a menudo produce la degradación y conversión de los bosques a formas insostenibles de uso de la tierra. Cuando un bosque se pierde o se degrada de una forma grave, su capacidad de funcionar como regulador del medio ambiente también desaparece, aumentando así las inundaciones y la erosión, reduciéndose la fertilidad del suelo y contribuyendo con ello a la pérdida de la vida vegetal y animal. Las consecuencias de esta pérdida ponen en peligro la producción sostenible de bienes (madera, forraje, medicinas…) y servicios de los bosques (recreación, bienestar espiritual…). La vigilancia que efectúa la FAO se realiza con programas de alcance mundial, como el de Evaluación de Recursos Forestales (FRA). Este programa se basa en unas definiciones de distintas cubiertas terrestres y abarca información de diversa índole: datos de inventario existentes en cada país, investigaciones y estadísticas sobre los procesos de cambio en las cubiertas y estudios sobre la interacción que existe entre la población y los bosques.

Clase de FRA* 2000

Definición de la FAO

Cubierta representativa de la tierra




Bosque cerrado

Tierra cubierta de árboles, con una cobertura de copa de más del 40 % con una altura superior a los 5 metros. Incluye los bosques naturales y las plantaciones forestales.

Bosque húmedo tropical/subtropical.
Bosque mixto de latifoliadas templado.
Plantación de coníferas subtropical/templada.
Bosque de coníferas boreal.

Bosque abierto o fragmentado

Tierra cubierta de árboles, con una cobertura de copa comprendida entre el 10 y el 40 % y una altura superior a los 5 m (bosque abierto) o mosaicos de tierra boscosa y no boscosa (bosque fragmentado). Incluye los bosques naturales y las plantaciones forestales.

Bosque nórdico boreal/taiga de coníferas abierto o bosque mixto.
Tierra boscosa de África del sur.
Bosque degradado/tropical fragmentado.

Otras tierras boscosas

Tierra con una cubierta de copa, ya sea del 5 o del 10 % de árboles con una altura superior a los 5 m, o con una cubierta de arbustos o de matorrales de más del 10 % y una altura inferior a los 5 metros.

Sabana leñosa tropical.
Tierra arbustiva cerrada mediterránea.

Otra cubierta de la tierra

Toda la demás tierras, incluyendo pastizales, tierras agrícolas, tierras baldías, áreas urbanas.

Pastizales, tierras cultivadas, humedales no leñosos, desierto, urbano.

Agua

Aguas interiores.

Aguas interiores.

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