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La importancia y el eje principal de comprender los diferentes procesos que se encargan de desarrollar la vida como la conocemos, radican en la aplicación ante un contexto pluralista, en donde varios individuos de una especie interactúan entre ellos y entre grupos, formando la dinámica propia de la vida dentro del planeta Tierra. Dentro de esta dinámica, es fundamental comprender como fluyen los diferentes componentes geoquímicos importantísimos para el enunciado antes mencionado.
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Manuel Mallol Simmonds
Módulo común
PUNTAJE NACIONAL
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Ecología I Estamos inmersos en un planeta que desde décadas nos ha proporcionado todo lo que
necesitamos para subsistir, sin embargo, hemos dado mal uso y abusado de los recursos naturales.
Existen muchos movimientos sociales que pretenden concientizarnos y enseñarnos que
somos parte de un sistema que debe estar en equilibrio y para ello debemos cuidar y respetar nuestro medio ambiente.
En esta entrega analizaremos tópicos ecológicos relacionados con la enseñanza de
primero medio, que respecta los ciclos biogeoquímicos, relaciones y pirámides dentro de un ecosistema y efectos dañinos por parte del hombre a su atmósfera.
Método científico
El método científico es un proceso sistemático que utilizan los investigadores de una
comunidad científica con el objetivo de encontrar una respuesta a una interrogante surgida de la naturaleza y con esto generar conocimiento.
Los pasos sucesivos que construyen el método científico son: observación, formulación de
un problema, inferencia, formulación de una hipótesis, experimentación y conclusiones.
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Luego de que la hipótesis ha sido comprobada se deben informar los resultados a través de un comunicado científico el que permite a otros investigadores utilizarlos para investigaciones propias o profundizar sobre el tema tratado en el estudio.
La biosfera
En el planeta tierra las condiciones óptimas para la vida están dadas en la biosfera, en ella
encontramos el oxígeno, el agua y los suelos.
▪ Bioma
Es un conjunto de ecosistemas que se caracterizan por compartir un espacio geográfico
definido en el que se distingue un clima determinado y una flora y fauna características del lugar.
En la biosfera los biomas se clasifican en:
Marinos
De agua dulce
Selva tropical
Sabana
Terrestres Estepa
Bosques templados caducifolios o mixtos
Tundra
▪ Ecosistema
Es un sistema que se constituye de varios biotopos, o microambientes, en los que
encontramos componentes tanto bióticos como abióticos. Dentro de los componentes bióticos
están todos los organismos que forman parte de los niveles tróficos; y de los abióticos, están los
elementos inorgánicos (luz, O2, CO2, etc.) y la materia orgánica en descomposición.
En resumen, un ecosistema se conforma por:
Biotopo Es un espacio físico limitado donde habitan comunidades de la flora y fauna.
Biocenosis Es el conjunto de comunidades de organismos que viven en un biotopo.
Factores bióticos Animales, vegetales, bacterias y hongos.
Factores abióticos Condicionan lo biótico: clima, suelos, agua, temperatura, etc.
Flujos de energía
Los seres vivos necesitan de energía para realizar todas funciones biológicas que le permitan sobrevivir. La principal fuente de energía que recibe la biosfera es la luz solar, la que es aprovechada por los productores primarios o fotosintetizadores y desde allí se va trasmitiendo por las cadenas alimentarias.
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Los fotosintetizadores poseen un pigmento denominado clorofila que les permite obtener energía para elaborar su comida; como los vegetales no dependen de otros organismos para alimentarse se les denomina autótrofos; aquellos organismos incapaces de elaborar su alimento se les conoce como heterótrofos, y dentro de este grupo distinguimos los que se alimentan de vegetales, es decir, los herbívoros y otros que se alimentan de éstos, los carnívoros; los animales que consumen tanto vegetales como carne se les llama omnívoros.
.
▪ Cadenas alimentarias o tróficas Es la interacción lineal que establecen los organismos al alimentarse unos de otros.
Todo comienza con los productores primarios, los cuales son comida para los consumidores primarios, a su vez, estos son alimentos para los consumidores secundarios o carnívoros y estos son fuente de alimento de los consumidores terciarios; finalmente encontramos en esta cadena a los carroñeros, en tanto, que los descomponedores se encuentran en todas las fases de la cadena (Fig. 2). La orientación de las flechas en una cadena alimentaria representa la dirección en la que se mueve el flujo de energía.
Cadena alimentaria y niveles tróficos.
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Un conjunto de cadenas tróficas interrelacionadas forman una Red trófica o trama alimentaria.
Red trófica.
▪ Niveles tróficos
Todos los organismos, dependiendo del tipo de alimentación que tienen, se clasifican en un
nivel trófico:
Niveles tróficos Característica Ejemplo
Productores primarios A partir de la luz solar y de reacciones químicas forman sus
nutrientes.
Algas, cianobacterias y plantas.
Consumidores primarios Herbívoros. Se alimentan de organismos autótrofos.
Conejo, ciervo, pulgones, etc.
Consumidores secundarios Carnívoros. Se alimentan de consumidores primarios.
Zorro, etc.
Consumidores terciarios
Superdepredadores. Se alimentan de consumidores secundarios.
Grandes felinos (león), aves de presa, etc.
Descomponedores Se alimentan de materia orgánica en descomposición.
Principalmente hongos.
Detritívoros
Organismos que se alimentan de cadáveres.
Carroñeros como el cóndor.
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▪ Pirámides
Son la representación física de los niveles tróficos. Las más importantes son:
o Número: Indica la cantidad de individuos que hay en cada nivel trófico.
(a) Pirámide de número de una pradera. (b) Pirámide de número del hábitat que hay en
un árbol.
o Biomasa: Es la materia viva total, masa o biomasa de un nivel trófico
específico. Se mide en gramos o kilogramos.
(A) Pirámide de biomasa terrestre. (B) Pirámide de biomasa marino, se observan los
niveles tróficos invertidos.
o Energía: Indica el total de energía que se produce en un nivel trófico, y que es
consumido por el nivel sucesor; también, señala la cantidad de energía que se
consume en un nivel determinado.
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DATO PUNTAJE
Ciclos biogeoquímicos
En nuestro ecosistema hay flujos de energía y de materia, que se diferencian en que el
primero es abierto y el segundo cerrado. Ciertos elementos químicos son importantes para los seres vivos y es por esto que se hace
necesario conocer cuál es su ciclo o las transformaciones que experimentan en la naturaleza.
¿Sabías que tanto los
descomponedores como los
organismos detritívoros se
encuentran en todos los
niveles tróficos?
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▪ Ciclo de nitrógeno (N)
El nitrógeno constituye la mayor parte del aire (78 % del volumen) y también forma parte de las proteínas y ácidos nucleicos en los organismos. El ciclo del nitrógeno consta de 5 etapas:
o Fijación: Es la conversión del nitrógeno gaseoso (N2) para generar compuestos que
formaran parte del suelo o serán asimilados por los organismos como el ión amonio
(NH4+ ) o los iones nitrito (NO2
–) o nitrato (NO3
–). Hay dos tipos de fijación:
Fijación biológica: Es aquella en la que participan microorganismos conocidos como diazótrofos, los que captan nitrógeno atmosférico y lo reducen a nitrógeno orgánico por medio de la enzima nitrogenasa. La ecuación química que explica este proceso metabólico es:
N2 + 8H
+ + 8e
− + 16 ATP → 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi.
Dentro del grupo de los diazótrofos encontramos bacterias gramnegativas que viven en los
suelos, bacterias simbiontes que viven dentro de las raíces (nódulos) de ciertos vegetales como las del género Rhizobium y las cianobacterias, forman el plancton marino y son encargadas de suministrar nitrógeno al mar.
Fijación abiótica: Se de de modo espontáneo en la naturaleza como
por ejemplo cuando los rayos UV oxidan el nitrógeno atmosférico formando óxidos de nitrógeno.
Nitrificación o mineralización: Es el proceso por el cual ciertas
bacterias que habitan en el suelo obtienen energía a través de la
oxidación del amoníaco o el amonio a nitrito o nitrato, se divide en:
Algunas bacterias del suelo (Nitrosomas o Nitrococcus) convierten el amonio en nitrito
(NO2-); el nitrito es un compuesto tóxico para las plantas, por lo que otras bacterias del suelo
(Nitrobacter) lo transforman en nitrato el cual es asimilable por las raíces de las plantas, y su
presencia en el agua indica que hay contaminación en ésta.
o Asimilación: es el único proceso donde no participan bacterias y ocurre cuando las
plantas incorporan a través de sus raíces nitrato (NO3-) o amoníaco (NH3),
provenientes de la fijación del nitrógeno o de su nitrificación, y lo utilizan para formar
proteínas, ácidos nucleicos y otras moléculas.
o Amonificación: es el proceso de incorporación de nitrógeno al ciclo a través de
compuestos aminados que provienen de la degradación del amonio realizada por la
digestión enzimática de las bacterias fijadoras, las que lo captan de los productos de
desecho que contienen nitrógeno de los organismos y microorganismos, como por
ejemplo, la urea o seres vivos muertos.
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o Desnitrificación: este proceso lo realizan bacterias desnitrificadoras y
consiste en devolver en forma gaseosa el nitrógeno fijado, a través de la
reducción de los nitratos a nitrógeno atmosférico. Este proceso ocurre cuando
la falta de oxígeno y un suelo con exceso de humedad obligan a las bacterias
a utilizar nitrato en su respiración en vez de oxígeno.
▪ Ciclo del fósforo (P)
Representación del ciclo del fósforo.
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El ciclo del fosforo comienza por un proceso que ocurre en las rocas llamado meteorización, donde la roca se desintegra y libera minerales, entre ellos el fósforo. Los fosfatos liberados, ayudados por el agua de la lluvia o de deshielos y el viento, llegan a los suelos donde son aprovechados por los vegetales y estos al ser consumidos pasan a organismos heterótrofos y herbívoros. Los fosfatos que llegan al mar son consumidos por las algas, peces y aves; al morir, su descomposición genera rocas fosfatadas en el fondo del mar; a su vez, en la tierra se devuelve fosfato, a partir de la materia orgánica por la acción de los descomponedores.
El fósforo forma parte de los ácidos nucleicos, de componentes de la fotosíntesis y de la
respiración celular, moléculas energéticas (ATP), huesos y, además, se utiliza como abono en la agricultura.
El ser humano al explotar las rocas en la minería también libera fosfato por un proceso
mineralización forzada.
▪ Ciclo del azufre (S)
El azufre es importante ya que forma parte de las proteínas y los productores primarios lo
obtienen ya sea directamente de la atmósfera o como ión sulfato (SO4 -2
).
El azufre se encuentra en la atmósfera, en sedimentos marinos y en las rocas. El agua de lluvia se mezcla con el dióxido de azufre (SO2) gaseoso formando sulfuro de hidrógeno (H2S) el que se deposita en los suelos, al oxidarse vuelve a su estado atmosférico.
El exceso de gases sulfurosos en la atmósfera producto de la actividad industrial es el causante de la lluvia ácida.
Representación del ciclo del azufre.
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▪ Ciclo del agua
La evaporación de la superficie del mar forma gotitas evaporadas en la atmósfera las que se condensan y en conjunto forman una nube; producto del aumento de su peso precipita en forma de lluvia, si la temperatura de la atmósfera es templada, o de nieve, si es que esta fría.
El agua caída es utilizada por los seres vivos, absorbida por las raíces de las plantas,
filtrada para formar aguas subterráneas en un proceso llamado percoloración o escurrida por el suelo a ríos, lagos o al océano en un proceso denominado escorrentía.
El agua se purifica por la evaporación y por la transpiración de las plantas; esto último
sucede ya que las plantas absorben agua para movilizar los nutrientes a tallos, troncos y es en las hojas y/o flores se transforma en vapor de agua.
Diagrama que representa el ciclo del agua.
La lluvia ácida y el efecto invernadero
Dos efectos consecuentes a la sucesiva contaminación del medioambiente por parte del ser humano consisten en la lluvia ácida y el efecto invernadero.
La lluvia ácida es un fenómeno que se caracteriza por la precipitación de diferentes ácidos (como el ácido sulfúrico y el ácido nítrico) que dañan la superficie de edificios y lo más importante, destruten los biomas característicos de determinados ecosistemas, afectando el modo de vida que en ellos existe.
¿Cómo se produce la lluvia ácida? Las fabricas y los vehículos generan dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx), el cual se acumula en capas gaseosas que en un determinado momento se mezclan con agua proveniente de precipitaciones, formando sus ácidos respectivos. Estos ácidos son poderosos y son capaces de eliminar flora nativa de un hábitat y de dañar gravemente aguas y animales cercanos, así como pueden verse perjudicadas estructuras aledañas.
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Por otra parte, el efecto invernadero es una propiedad normal de todos los planetas gaseosos, en los cuales una parte de la radiación proveniente del Sol se refleja fuera del planeta y otra parte se absorbe. Lo anterior permite que el planeta alcance una temperatura ideal y característica del mismo.
En algunos planetas, como Venus, este efecto es total; todos los rayos provenientes del Sol se almacenan en el planeta, calentándolo hasta temperaturas extremas cercanas a los 460°C. Por otra parte, en planetas como la Tierra, este efecto invernadero se encuentra en un equilibrio tal, que la cantidad de rayos reflejados y absorbidos permite que la temperatura del planeta oscile en torno a los 30°C.
¿Qué problema genera la contaminación del hombre? A causa de los llamados CFCs (Clorofluorocarbonos) y los gases invernadero, como el CO2, el efecto invernadero del planeta se esta haciendo “más absoluto”. Lo anterior significa, que la cantidad de radiación que el planeta está reteniendo es cada vez mayor, con la consiguiente elevación de la temperatura promedio de éste. Al elevarse la temperatura, los glaciales de los polos comienzan a derretirse, aumentando el
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volumen de los océanos, destruyendo pequeñas masas continentales y alterando la flora y fauna natural de un lugar.
La solución a los dos problemas antes citados es simple: Pensar en tu medioambiente y en las generaciones futuras. No cuesta nada cuidar tu espacio y el de los demás.
Ejemplo de ejercicio PSU:
MC ¿En qué nivel trófico usted ubicaría al zorro?
a) Descomponedores
b) Consumidor terciario
c) Productor
d) Consumidor secundario
La respuesta correcta en este caso es la alternativa d).
La alternativa a) no es correcta, ya que los descomponedores consumen materia orgánica
en descomposión. La alternativa b) es un distractor, ya que si bien el zorro es un consumidor puede ser alimento de un superpredador. La alternativa c) es totalmente incorrecta ya que el zorro no es un organismo autótrofo. La alternativa d) es correcta ya que el zorro se alimenta de herbívoros cumpliendo con la condición de los consumidores secundarios.
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Tip PSU Principalmente debes entender los conceptos de ecología y como ocurren los ciclos
biogeoquímicos, también distinguir que hechos humanos los alteran. El asimilar el conocimiento con experiencias propias te permitirá comprender y aplicar de
mejor modo la materia estudiada.
