1

BLOQUE 2 COMPRENDES LA DINÁMICA DE LOS ECOSISTEMAS QUE INTEGRAN LA BIÓSFERASecuencia didáctica 5: Ecosistema • Tipos de ecosistemas• Flujos de materia y energía• Ciclos biogeoquímicos

Reconoce la diversidad de ecosistemas acuáticos y terrestres, así como las áreas protegidas del país.1. Explica la importancia de la litósfera, hidrósfera y atmósfera para el desarrollo de la vida en el

planeta.2. Comprende la transferencia energética entre los diferentes niveles tróficos.3. Ejecuta acciones factibles y pertinentes que den solución a un problema ambiental de su elección.

ECOSISTEMAPara entender lo que es un ecosistema, se debe tener claro que sistema es el conjunto de componentes interdependientes que interactúan entre sí de manera compleja para formar una unidad. Todo sistema está formado por elementos y el límite o frontera. Los sistemas se clasifican en:

• Cerrados.- Cuando no presentan interacción con el ambiente que los rodea y tienden a ser autosuficientes,• Abiertos.- cuando muestran interacción con el ambiente pues existe intercambio de materia y energía con él, dependiendo también de factores externos.

Los ecosistemas se comportan como sistemas abiertos en función de la energía que circula en ellos, y cerrados en cuanto a la materia que los constituye.

Un ecosistema se define como la comunidad de organismos (biocenosis) y su medio físico (biotopo), que interactúan como unidad ecológica en un espacio y tiempo determinados. Los límites de un ecosistema no son muy claros, no existe un ecosistema que sea totalmente estático.

Un ecosistema es un sistema natural que está formado por un conjunto de organismos vivos (biocenosis) y el medio físico donde se relacionan (biotopo). Un ecosistema es una unidad compuesta de organismos interdependientes que comparten el mismo hábitat.

Pueden encontrarse distintos ecosistemas de muy diferentes niveles, desde ecosistemas muy pequeños presentes en un estanque, hasta otros tan grandes como los biomas, que por lo general tienen extensiones geográficas extensas y un clima característico, con flora y fauna específicas. Se reconocen tres tipos:

• Microecosistema.- Es de pequeña extensión; por ejemplo, el tronco de un árbol, una fisura en el suelo, bajo una piedra, etc.• Mesoecosistema.- Con extensión de mediano tamaño como una pradera, bosque, lago, etc.• Macroecosistema.- Abarca grandes extensiones continentales, océanos o ambos, por ejemplo el mar Mediterráneo.

En todo lugar, con un clima y un relieve determinado, existen animales, plantas, seres vivos concretos. Estos seres vivos mantienen relaciones entre ellos mismos y con el medio.Al pasar de un ecosistema a otro, se observa una gradual disminución de las poblaciones de la comunidad biótica del primero, y un aumento en las de las que sigue. Así, los ecosistemas se superponen gradualmente en una región de transición o ecotono, que comparte muchas de las especies y las características de los ecosistemas adyacentes.También se puede hablar de ecosistemas naturales y artificiales, en los cuales el hombre tiene mucha influencia, como las ciudades, las zonas industriales, áreas agrícolas, mineras, entre otras.Los ecosistemas suelen formar una serie de cadenas que muestran la interdependencia de los organismos dentro del sistema. Una biocenosis (también llamada comunidad biótica o ecológica) es el conjunto de organismos de todas las especies que coexisten en un espacio definido llamado biotopo que ofrece las condiciones ambientales necesarias para su supervivencia.

2

Puede dividirse en fitocenosis, que es el conjunto de especies vegetales, zoocenosis (conjunto de animales) y microbiocenosis (conjunto de microorganismos).

Un ecosistema, según la definición original de Tansley (1935), está formado por la biocenosis junto con su ambiente físico o biotopo. El campo cultivado es la agrobiocenosis que, junto con su entorno físico-químico (biotopo) forman un agrosistema.El término biocenosis fue acuñado en 1877 por Karl Möbius, quien subrayaba así la necesidad de enfocar la atención no en el individuo sino en el conjunto de individuos.En otras palabras es una comunidad o conjunto de poblaciones de diferentes especies, que habitan una zona geográfica determinada y se ve influenciada por factores físicos como la luz, la temperatura, la humedad, etc.

Biotopo (de bios, "vida" y topos, "lugar"), en biología y ecología, es un área de condiciones ambientales uniformes que provee espacio vital a un conjunto de flora y fauna. El biotopo es casi sinónimo del término hábitat con la diferencia de que hábitat se refiere a las especies o poblaciones mientras que biotopo se refiere a las comunidades biológicas.En ecología, hábitat es el ambiente que ocupa una población biológica . Es el espacio que reúne las condiciones adecuadas para que la especie pueda residir y reproducirse, perpetuando su presencia. Un hábitat queda así descrito por los rasgos que lo definen ecológicamente, distinguiéndolo de otros hábitats en los que las mismas especies no podrían encontrar acomodo.

Un concepto similar al de ecosistema es el de bioma, que es, climática y geográficamente, una zona definida ecológicamente en que se dan similares condiciones climáticas y similares comunidades de plantas, animales y organismos del suelo, a menudo referidas como ecosistemas.Los biomas se definen basándose en factores tales como las estructuras de las plantas (árboles, arbustos y hierbas), los tipos de hojas (plantas de hoja ancha y aguja), la distancia (bosque, selva, sabana) y el clima. A diferencia de las ecozonas, los biomas no se definen por genética, taxonomía o semejanzas históricas y se identifican con frecuencia con patrones especiales de sucesión ecológica y vegetación clímax.

FLUJOS DE MATERIA Y ENERGÍA.La energía se define como la capacidad que tiene cualquier agente de realizar un trabajo. En un ecosistema ocurre el flujo de energía, que corresponde a la energía que se va transportando desde los organismos fotosintéticos — productores— hacia los demás organismos. En las cadenas alimentarias se observa cómo pasan la materia y la energía de un ser vivo a otro; se muestra como los seres vivos dependen unos de otros y se identifican.Todos los organismos utilizan la energía que obtienen de su alimentación, por medio de la respiración, para realizar sus funciones vitales (crecimiento, renovación de tejidos, reproducción, elaboración de sustancias de reserva y movimiento en algunos organismos).

En un ecosistema, al mismo tiempo que ocurre el flujo de energía en las cadenas alimentarias, ocurre el ciclo de la materia; son procesos íntimamente relacionados que difieren en la forma en que entran y salen del sistema. En un ecosistema ocurren de forma simultánea cientos o miles de cadenas alimentarias, formando redes tróficas. En las cadenas alimentarias se va traspasando energía y materia de un nivel a otro. La energía va disminuyendo en cada nivel de la cadena, ya que parte de esta se pierde en forma de calor.

LA BIOMASARepresenta la cantidad de Energía, (generalmente solar), fijada como materia orgánica viva o muerta en un nivel trófico, en un ecosistema o en la Biosfera.La biomasa nos indica el nivel de producción de un ecosistema. Puede expresarse en gramos de peso seco (sin agua) o fresco, o en el número de individuos por unidad de volumen o superficie. El aumento de biomasa por unidad de tiempo, superficie o volumen y la relación que existe entre ambos permite detectar la productividad de un ecosistema.

3

Se pueden considerar tres tipos de biomasa: 1.- BIOMASA PRIMARIA: La producida directamente por los productores. 2.- BIOMASA SECUNDARIA: La producida por consumidores y descomponedores. 3.- BIOMASA RESIDUAL: La producida como resultado de la acción antrópica., tanto de origen primario (aserrín, paja,) o secundario (estiércol, residuos alimenticios...).

LA PRODUCTIVIDAD ECOLÓGICALa productividad es el incremento de biomasa por unidad de tiempo, y proporciona una idea sobre la cantidad que puede ser utilizada por el siguiente nivel trófico sin dañar la estabilidad del ecosistema. La productividad relaciona biomasa y producción.Es una medida del flujo de Energía que circula por un ecosistema o por cada nivel trófico Es la cantidad de energía acumulada como materia orgánica por unidad de superficie o volumen y por unidad de tiempo, en el ecosistema o en el nivel trófico. Se expresa en unidades de biomasa por unidad de tiempo: g de C/ cm2/ día Kcal/ m3/ añoProductividad y eficiencia ecológica son términos relacionados con la transferencia de biomasa (energía) entre niveles tróficos: Se denomina productividad a la velocidad de producción de biomasa, es el resultado de dividir la biomasa inicial y la biomasa final transcurrido un tiempo determinado. La mayor productividad se genera en los ecosistemas con arrecifes de coral, estuarios y bosques tropicales; su antagonismo se encuentra en los desiertos áridos y alta mar.

Se debe tomar en cuenta el número de individuos, la biomasa o la energía de cada nivel trófico, lo que nos dará una idea más completa del funcionamiento de un ecosistema. La productividad total bruta es la biomasa que se produce por unidad de tiempo, o sea la cantidad de energía que se convierte en materia viva durante un periodo determinado.Dentro de la producción total bruta se pueden diferenciar la producción primaria y la producción secundaria:

Productividad primaria Es la velocidad de almacenamiento de los productores en forma de materia orgánica. Se refiere al aumento de biomasa de los seres autótrofos o productores. Es la energía capturada por los productores por unidad de superficie o volumen en una unidad de tiempo. Depende de la Energía solar recibida y de una serie de factores que pueden actuar como limitantes.Varía según el lugar donde nos encontremos: es máxima en bosques tropicales, estuarios y cultivos intensivos, y mínima en desiertos y zonas árticas. Los océanos son poco productivos, debido a la limitación impuesta por la luz y los nutrientes. Puede dividirse en productividad bruta o productividad neta:

Productividad bruta Se le denomina así cuando se considera la totalidad de la energía química almacenada por los productores en forma de materia orgánica (incluida la consumida en la respiración). Se considera como la cantidad total de energía capturada por unidad de superficie o volumen en una unidad de tiempo. PPB (Producción primaria bruta) PSB (producción secundaria bruta). Se corresponde con el porcentaje de alimento asimilado del total consumido. En los carnívoros es un 40-60 % y en los herbívoros del 10-30

Productividad neta También llamada de asimilación, es denominada así cuando sólo se tiene en cuenta el aumento final de biomasa de los productores. Habitualmente se mide en gramos de peso seco por metro cuadrado de superficie y día.Es la cantidad de Energía almacenada por unidad de superficie o volumen en una unidad de tiempo y que puede ser potencialmente transferida al siguiente nivel trófico. Se obtiene restando a la Producción bruta la energía consumida en los procesos metabólicos, (fundamentalmente la respiración R, pero también excreción, secreción etc...) PPB – R = PPN PSB – R = PSN En general PB – R = PN

4

Representa un 50 % de la producción bruta. En los continentes varía entre los 300 y 350 g de C/ cm2/ año. Los ecosistemas naturales de mayor producción son los arrecifes de coral, los estuarios, las zonas costeras, los bosques ecuatoriales y las zonas húmedas de los continentes. Los menos productivos son los desiertos y las zonas centrales de los océanos.

La Tierra recibe alrededor de 1.600.000 Kj / m2/ año.Un 50% es reflejada o absorbida por la atmósfera. Rayos ɤ , X y u.v.Un 50% llega a la superficie en forma de radiación visible, radiación infrarroja y radiación ultravioleta;Un 10% es aprovechable para los productores, pero solamente entre un 1 y un 3 % de la Energía solar recibida es aprovechada por la fotosíntesis llamada energía endosomáticaEl resto es energía exosomática que se emplea para calentar la superficie, el aire y el agua, así como para la evaporación; Además es la responsable de los movimientos de masas fluidas.A medida que la energía es transferida de un nivel trófico a otro va siendo cada vez menor por lo que a medida que ascendemos en los niveles cada vez hay menor disponibilidad y algunos niveles se hacen omnívoros para aprovechar al máximo la energía de los otros niveles.En los ecosistemas acuáticos la producción neta en cada nivel es de aproximadamente el 10%. (LEY DEL 10%).En los ecosistemas terrestres es todavía menor, del orden del 1%.A medida que la energía pasa de un nivel a otro, los productores asimilan energía del sol reponiendo el equilibrio.

Productividad secundaria Es la biomasa producida por los consumidores o descomponedores. Contempla la cantidad de biomasa almacenada en los niveles superiores, consumidores y descomponedores por unidad de tiempo. Puede tomar dos direcciones: una que lleva a los consumidores primarios, y otra que lleva a los descomponedores. Una parte constituye la energía digerible, siendo el resto energía fecal. Una parte se elimina a través de la orina, mientras que la energía metabolizable se utiliza para mantenerlas funciones vitales y para aumentar la biomasa del animal. En un ecosistema en equilibrio la materia que se produce es igual a la que se destruye; en cambio, en los ecosistemas contaminados o en aquellos que sufren una explotación excesiva, la producción total será negativa.

Cuando un ecosistema es estable y muy organizado, hay una gran cantidad de biomasa y una gran biodiversidad, pero su productividad es baja y disminuye el flujo de energía: entra mucha energía pero se gasta porque hay una gran cantidad de biomasa.

La selva tropical tiene una producción muy alta pero una productividad cercana al 0En las explotaciones agrícolas, el ser humano extrae del ecosistema una gran parte o la totalidad de la biomasa al final de la temporada. Esto disminuye los gastos por respiración y un aumento de la productividad. Sin embargo debe reponerse al suelo la materia extraída.

LA EFICIENCIA ECOLÓGICAEntre niveles tróficos se transfiere la biomasa con mayor o menor aprovechamiento. La eficiencia ecológica es el aprovechamiento de la energía que se transfiere entre un nivel y el siguiente; puesto que en la transferencia siempre se disipa calor, la eficiencia ecológica del ecosistema será mayor cuanto menor sea la pérdida de calorías.Las relaciones tróficas que se establecen en un ecosistema se representan por medio de pirámides, que pueden ser de números, de biomasa y de energía.

PIRÁMIDES TRÓFICASLa pirámide trófica es una forma especialmente abstracta de describir la circulación de energía en la biocenosis y la composición de ésta. Se basa en la representación desigual de los distintos niveles tróficos en la comunidad biológica, porque siempre es más la energía movilizada y la biomasa producida por unidad de tiempo, cuanto más bajo es el nivel trófico.También llamada “pirámide trófica” y “pirámide alimentaria”, es la representación gráfica por medio de rectángulos encimados de toda la biomasa de una red alimentaria.

5

1) La base de la pirámide está ocupada por los productores, es decir, por las plantas en ecosistemas terrestres y por el fitoplancton (algas microscópicas) y algas macroscópicas en medios acuáticos.

2) En el segundo escalón superior están los consumidores primarios, o sea animales herbívoros como vacas, ovejas, orugas, llamas, jirafas, conejos, etc.

3) El tercer nivel lo ocupan los consumidores secundarios y así sucesivamente, hasta llegar al escalón más alto donde se ubican los carroñeros y grandes predadores, como el cóndor y el humano, entre otros.

La elaboración de pirámides tróficas y el estudio de las relaciones alimentarias, ha permitido comprobar que el ciclo de la energía es abierto, esto quiere decir que los ecosistemas están atravesados por un flujo omnidireccional de energía (sólo un 10% de la energía de cada nivel queda disponible para el siguiente), al contrario que el ciclo de la materia, que es cerrado.

PIRÁMIDES DE ENERGIA También llamadas de Producción, aporta una idea ajustada de los cambios energéticos dentro del ecosistema. Forzosamente estas pirámides deben ser decrecientes hacia arriba, ya que el flujo de energía es cada vez menor.Cada nivel trófico dispone de % de la energía del precedente (Eficiencia Ecológica bruta), pero solo aprovecha una parte de ésta (Eficiencia Neta).La eficiencia neta es mayor en los niveles tróficos superiores (más evolucionados).Expresan la producción neta de energía de cada nivel trófico, o lo que es lo mismo, la energía que queda a disposición de los animales que ocupan el siguiente escalón. Por lo general, se estima que cada nivel trófico obtiene un 10% de la energía presente en el nivel inferior.

Las pirámides de energía se expresan en calorías o kilocalorías sobre unidad de superficie (hectárea, metro cuadrado, centímetro cuadrado, etc.) y por unidad de tiempo (meses o años). La caloría es la cantidad de energía necesaria para elevar en 1º C (de 14º a 15º C) un gramo de agua. El mismo concepto cabe para la kilocaloría, pero para un kilogramo de agua. Tanto las pirámides de energía como las de biomasa nunca están invertidas, puesto que un determinado escalón no puede disponer de mayor cantidad de energía o de biomasa que la recibida del escalón anterior.Una considerable cantidad de energía se pierde en forma de calor al pasar de un eslabón al otro. Como se mencionó, alrededor de un 10 % de energía presente en un escalón trófico se transfiere al siguiente nivel. O sea, de toda la energía presente en los productores, el 10 % pasa al siguiente nivel, y de la totalidad de energía en este segundo nivel pasa el 10 % al tercer escalón, y así hasta llegar al último peldaño de la pirámide.

En síntesis, la energía entra en un ecosistema en forma de energía lumínica a través de los rayos solares. Los vegetales la utilizan y la transforman en energía química. Parte de ella es usada por los seres vivos, mientras que otra parte se pierde sin que pueda ser reutilizada.El proceso por medio del cual la energía pierde su capacidad de generar trabajo útil se denomina entropía.Un concepto muy importante es el de biomasa. Un principio general es que, mientras más alejado esté un nivel trófico de su fuente (detrito o productor), menos biomasa contendrá (aquí entendemos por biomasa al peso combinado de todos los organismos en el nivel trófico). Esta reducción en la biomasa se debe a varias razones:

1. no todos los organismos en los niveles inferiores son comidos 2. no todo lo que es comido es digerido 3. siempre se pierde energía en forma de calor

Todos los niveles aportan materia a los descomponedores, mientras que cada nivel vive a expensas del inferior. Según el parámetro tenido en cuenta (energía, materia, volumen..), se construyen pirámides de: números, biomasas o energía:

PIRÁMIDE DE NÚMEROSEn esta pirámide los rectángulos son proporcionales al número de individuos por unidad de superficie o volumen que componen la biocenosis. Este esquema es poco utilizado por su poca representatividad, precisamente por las notables diferencias físicas entre individuos; nótese que un ciervo contaría como un saltamontes en el nivel de los herbívoros.

6

A. Cuando los productores primarios son más pequeños que los herbívoros, deben ser muy numerosos para poder mantenerlos. ( plancton- peces pequeños- peces grandes- ser humano)

B. Cuando los productores primarios son grandes (árboles) un mismo individuo puede mantener muchos herbívoros. ( morera- gusanos- insectívoros- halcón)

C. Pirámide trófica de parásitos. (invertida). Árbol- bacterias parásitas- virus bacteriófago

PIRÁMIDE DE BIOMASANo tiene en cuenta la Producción, ni tampoco la capacidad de pasar materia al siguiente nivel trófico. Es decir considera en los mismos términos un tronco de árbol y la hierba verde. Sin embargo, la productividad de ambas es completamente diferente. PN/B.Solo tienen en cuenta el peso de los individuos por unidad de superficie o volumen.También puede tener en cuenta las calorías obtenidas al quemar la materia orgánica.En este tipo de pirámide se toma en cuenta la cantidad de materia viva de cada nivel trófico. Los rectángulos son proporcionales a cada categoría. La masa total de los organismos de cada nivel es medida en gramos o kilogramos de todos los individuos, o en calorías o kilocalorías (contenido energético), uno u otro referidos a una unidad de superficie en centímetros cuadrados o hectáreas.

CICLOS BIOGEOQUIMICOSAparte del clima y el suelo, hay otro vínculo entre lo viviente y lo no viviente de un ecosistema. Se trata de la necesidad que los organismos tienen de obtener sustancias químicas como el oxígeno, el carbono, el hidrógeno, fósforo y el agua. Estas y otras 30 sustancias químicas son esenciales para la vida. Por ejemplo, encontramos nitrógeno en la clorofila y en las proteínas.

Todos los organismos necesitan agua para llevar a cabo los procesos vitales básicos. El agua también provee el ambiente en que viven muchos organismos.Los factores que controlan el ciclo del agua son: la energía solar y la gravedad, de estos factores dependen los dos procesos fundamentales del ciclo, que son la evaporación y la precipitación. En su ciclo, el agua se mueve desde la atmósfera a la Tierra, a los mares, y luego nuevamente a la atmósfera.

La cantidad de cualquier elemento que hay en la tierra es limitada. Sin embargo, los elementos se pueden encontrar en distintas formas y compuestos. Por ejemplo, hay nitrógeno en el aire, en el amoniaco, en los distintos compuestos llamados nitratos y en las proteínas que forman los tejidos de los seres vivientes.A veces, el nitrógeno está en los seres vivientes; a veces, fuera de éstos. El nitrógeno pasa continuamente de los seres vivientes al ambiente. Este ir y venir del nitrógeno constituye un ciclo. Todas las sustancias químicas que son necesarias para la vida se mueven en ciclos biogeoquímicos. Así, se circulan de nuevo las sustancias, asegurando que haya un abasto continuo de ellos.

El término Ciclo Biogeoquímico deriva del movimiento cíclico de los elementos que forman los organismos biológicos (bio) y el ambiente geológico (geo) e interviene un cambio químico. Un ciclo se refiere al intercambio de nutrientes de un ser vivo con el ambiente, o de éste con los organismos. Por ejemplo, el agua que para beber pudo haber sido parte de una nube, o resultado de la transpiración de algún ser vivo. Una representación de este intercambio de materia se muestra en el esquema siguiente.El término Biogeoquímico hace referencia a la intervención de:

Componentes geológicos: la atmósfera formada por gases, incluyendo al vapor de agua; la litósfera, que es la corteza terrestre; la hidrosfera que incluye océanos, lagos y ríos.

Componentes biológicos: son los seres vivos. Procesos químicos: que transforman la materia y la energía.

7

Pero mientras que el flujo de energía en el ecosistema es abierto, puesto que al ser utilizada en el seno de los niveles tróficos para el mantenimiento de las funciones vitales de los seres vivos se degrada y disipa en forma de calor, no sigue un ciclo y fluye en una sola dirección. El flujo de materia es cerrado ya que los nutrientes se reciclan. La energía solar que permanentemente incide sobre la corteza terrestre, permite mantener el ciclo de dichos nutrientes y el mantenimiento del ecosistema. Por tanto estos ciclos Biogeoquímicos son activados directa o indirectamente por la energía que proviene del sol.Se refiere en resumen al estudio del intercambio de sustancias químicas entre formas bióticas y abióticas.

1.- Sedimentarios: los nutrientes circulan principalmente en la corteza terrestre (suelo, rocas, sedimentos, etc) la hidrosfera y los organismos vivos. Los elementos en estos ciclos son generalmente reciclados mucho más lentamente que en el ciclo gaseoso, además el elemento se transforma de modo químico y con aportación biológica en un mismo lugar geográfico. Los elementos son retenidos en las rocas sedimentarias durante largo periodo de tiempo con frecuencias de miles a millones de años. Ejemplos de este tipo de ciclos son el FÓSFORO y el AZUFRE.

2.- Gaseoso: los nutrientes circulan principalmente entre la atmósfera y los organismos vivos. En la mayoría de estos ciclos los elementos son reciclados rápidamente, con frecuencia de horas o días. Este tipo de ciclo se refiere a que la transformación de la sustancia involucrada cambia de ubicación geográfica y que se fija a partir de una materia prima gaseosa. Ejemplos de ciclos gaseosos son el CARBONO, el NITRÓGENO y OXÍGENO.

3.- El Ciclo HIDROLÓGICO: el agua circula entre el océano, la atmósfera, la tierra y los organismos vivos, este ciclo además distribuye el calor solar sobre la superficie del planeta

LOS ECOSISTEMAS ACUÁTICOS La gama de ecosistemas acuáticos es muy amplia: arrecifes de coral, manglares, ecosistemas acuáticos litorales y de aguas someras, ecosistemas de mar abierto o los ecosistemas de aguas dulces.

* Ecosistemas de litoral. En las aguas poco profundas la luz penetra hasta el lecho marino, donde pueden crecer las algas y otros organismos que aprovechan la luz solar. Otros animales se alimentan de estos seres vivos. Algunos animales que habitan cerca de la costa son las langostas y peces como el lenguado. Pero cerca de la costa también hay animales que viven en mar abierto: ballenas, tiburones, medusas… Un tipo especial de ecosistema marino costero son los arrecifes de coral, en los que existe una gran variedad de vida: corales, tortugas, esponjas, estrellas de mar, mejillones, aves marinas, y muchos tipos de peces, por supuesto: pez loro, pez payaso…

* Ecosistemas de mar abierto. Como la luz no llega hasta el fondo del mar, los animales abundan más en la zona cercana a la superficie. Allí hay organismos microscópicos capaces de producir alimento a partir de la luz del Sol y animales que se alimentan, a su vez, de estos organismos microscópicos. El océano es el hogar de muchos peces, algunos mamíferos, como el delfín, y reptiles, como algunos tipos de tortuga.

* Los manglares. Estos ecosistemas son característicos de las zonas pantanosas tropicales próximas a la costa, por ejemplo en Centroamérica o Sudamérica. En ellos abundan los mangles, árboles acostumbrados a vivir en el lodo del manglar. En ellos viven numerosas aves, mamíferos, reptiles y peces.

* Ecosistemas de agua dulce: río, charcas, lagos, marismas. En estos ecosistemas viven algas microscópicas que sirven de alimento a renacuajos y otros pequeños animales. También existen otros animales más grandes, como las ranas y otros anfibios, insectos como las libélulas, reptiles como los caimanes y las tortugas, aves como la garza real o peces, como el salmón.

8

LOS ECOSISTEMAS TERRESTRES Dentro de los ecosistemas terrestres podemos distinguir los bosques, las praderas, los desiertos o los ecosistemas polares.

* Los bosques. En ellos abundan los árboles. Existen bosques diferentes en función del clima: El bosque boreal es propio de regiones frías. Ahí viven pinos, abetos y otras coníferas; y también lobos, osos o

alces. Los bosques templados crecen en regiones con clima templado. En ellos hay hayas, encinas, arbustos…; y

también osos, ardillas o ciervos. Los bosques tropicales aparecen en zonas próximas a los trópicos, donde las precipitaciones son abundantes.

En estos bosques existe una mayor diversidad de seres vivos: plantas trepadoras, plantas carnívoras, insectos, ranas, tapires, monos, pumas, serpientes… En los trópicos la diversidad de vida es mayor que en otras regiones del planeta. En el Ecuador, por ejemplo, viven 150 especies diferentes de colibríes!

* Las praderas. En ellas crecen hierbas o pastos. Por eso abundan los animales capaces de alimentarse de estas hierbas, como el bisonte, las jirafas o insectos como las termitas. Y también algunos carnívoros que cazan estos animales, como el guepardo, las hienas, los leones… La tundra es una pradera fría, la estepa es una pradera templada, y la sabana es una pradera tropical.

* Los desiertos. En estas regiones llueve muy poco. Existe poca vegetación y pocos animales son capaces de sobrevivir. Los seres vivos que viven en los desiertos, como el cactus, el camello o algunas serpientes, se han acostumbrado a vivir con muy poca agua.

* Las montañas. En estos ecosistemas, la temperatura desciende a medida que ascendemos por la montaña. Por tanto, encontraremos distintos animales y plantas a distintas alturas. En las montañas templadas encontramos ciervos, halcones, carneros o pumas. En las montañas tropicales hay gorilas, colobos, ranas, vicuñas o colibríes.

* Ecosistema urbano. Para los animales, las ciudades ofrecen muchos sitios donde cobijarse, obtener comida o cuidar a las crías; por ejemplo los árboles y jardines, salientes de edificios, techos, sótanos… Algunos animales, sin embargo, no se acostumbran a vivir en las ciudades y se desplazan cuando un pueblo crece. Pero otros son ya prácticamente animales urbanos. Por ejemplo las ratas pardas, los gorriones o las palomas bravías. También abundan en las ciudades los insectos, como algunas mariposas, las cucarachas, las arañas de patas largas o las moscas domésticas.

* Los ecosistemas polares. Las temperaturas son bajas durante todo el año. En muchas zonas, debido al frío, la vegetación es casi inexistente. Algunos animales típicos son el zorro ártico, el oso polar y el reno en el Ártico; y los pingüinos, las focas o la ballena azul en los ecosistemas antárticos.

9

ECOSISTEMAS EN MÉXICO

1. Selva Alta Perennifolia o Bosque Tropical Perennifolio2. Selva Mediana o Bosque Tropical Subcaducifolio3. Selva Baja o Bosque Tropical Caducifolio4. El Bosque Espinoso5. El Matorral Xerófilo6. El Pastizal7. La Sabana8. La Pradera de Alta Montaña9. El Bosque de Encino10. El Bosque de Coníferas11. El Bosque Mesófilo de Montaña o Bosque de Niebla12. Los Humedales

1) Selva Alta Perennifolia o Bosque Tropical PerennifolioEs la más exuberante gracias a su clima de tipo cálido húmedo. Su temporada sin lluvias es muy corta o casi inexistente.Su temperatura varía entre 20° C a 26°C.En nuestro país su distribución comprendía desde la región de la Huasteca, en el sureste de San Luis Potosí, norte de Hidalgo y de Veracruz, hasta Campeche y Quintana Roo, abarcando porciones de Oaxaca, de Chiapas y de Tabasco.En la actualidad gran parte de su distribución original se ha perdido por actividades agrícolas y ganaderas.Su composición florística es muy variada y rica en especies. Predominan árboles de más de 25 m de altura como el "chicle", "platanillo", así como numerosas especies de orquídeas y helechos de diferentes formas y tamaños. También se pueden encontrar una buena representación de epífitas y lianas.

2) Selva Mediana o Bosque Tropical SubcaducifolioEn general se trata de bosques densos que miden entre 15 a 40 m de altura, y más o menos cerrados por la manera en que las copas de sus árboles se unen en el dosel.Cuando menos la mitad de sus árboles pierden las hojas en la temporada de sequía.Sus temperaturas son de 0°C a 28 °C .Entre sus formas arbóreas se pueden encontrar ejemplares de "parota" o "guanacaste", "cedro rojo" así como varias especies de Ficus junto con distintas especies de lianas y epífitas.Su distribución geográfica se presenta de manera discontinua desde el centro de Sinaloa hasta la zona costera de Chiapas, por la vertiente del Pacífico y forma una franja angosta que abarca parte de Yucatán, Quintana Roo y Campeche, existiendo también algunos manchones aislados en Veracruz y Tamaulipas.Gran parte de área ocupada por la vegetación original, es usada ahora para agricultura nómada, de riego y temporal, así como para cultivos principalmente de maíz, plátano, fríjol, caña de azúcar y café. También algunas especies de árboles son usadas con fines maderables.

3) Selva Baja o Bosque Tropical CaducifolioCaracterística de regiones de clima cálido, con una temperatura media anual de 20 a 29°C, que presenta en relación a su grado de humedad, una estación de secas y otra de lluvias muy marcadas a lo largo de año.En condiciones poco alteradas sus árboles son de hasta 15 m de alto, más frecuentemente entre 8 a 12 m.Entre las especies más frecuentes de este tipo de vegetación se encuentran "cuajiote" o "copal", Ceiba aesculifolia "pochote" y los cactus de formas columnares.Cubre grandes extensiones casi continuas desde el sur de Sonora y el suroeste de Chihuahua hasta Chiapas, así como parte de baja California Sur. En la vertiente del Golfo se presentan tres franjas aisladas mayores: una en Tamaulipas, San Luis Potosí y norte de Veracruz, otra en el centro de Veracruz y una más en Yucatán y Campeche.Actualmente es un ecosistema que se encuentra seriamente amenazado, con una tasa de destrucción de alrededor del 2% anual.

10

4) El Bosque EspinosoEn su mayoría está compuesto de "árboles espinosos" como el mezquite, "quisache", "tintal", "palo blanco", o el cactus y "cardón".Ocupa aproximadamente el 5% de la superficie total de la República Mexicana. Es difícil delimitarlo porque se encuentra en "manchones" entre diversos tipos de vegetación como el bosque tropical caducifolio, y el matorral xerófilo o pastizal.La temperatura varía de 17 a 29° C con una temporada de sequía de 5 a 9 meses.Su destrucción se ha acelerado debido, entre otras causas a que su suelo es propicio para la agricultura, por lo que ha sido substituido en gran parte por cultivos diversos, o en algunas áreas, como la parte de "La huasteca" en Tamaulipas, San Luis Potosí y Veracruz, ha sido reemplazado por pastizales artificiales para el ganado.

5) El Matorral XerófiloComprende las comunidades arbustivas de las zonas áridas y semiáridas de la República Mexicana.Con clima seco estepario, desértico y templado con lluvias escasas. Su temperatura media anual varía de 12 a 26 ° C.Su flora se caracteriza porque presenta un número variable de adaptaciones a la aridez, por lo que hay numerosas especies de plantas que sólo se hacen evidentes cuando el suelo tiene suficiente humedad.Entre las especies más frecuentes en sus matorrales están: Mezquital, Sahuaro o cardón, chollas, copal, matacora, ocotillo, y diversos tipos de matorral: Matorral de neblina, el Matorral desértico micrófilo, el Matorral desértico rosetófilo, el Matorral espinoso tamaulipeco, Matorral submontano y Chaparral. El Chaparral está constituido por especies arbustivas y arbóreas que difícilmente sobrepasan 12 m de altura, como manzanita y Rosa de Castilla.En conjunto, los matorrales xerófilos, dadas las condiciones climáticas en que se desarrollan, no son muy propicias para las agricultura ni la ganadería intensiva, por lo que no han sido tan perturbados por las actividades antropogénicas, aunque si por la extracción de ejemplares, principalmente de cactus.

6) El PastizalEste tipo de vegetación se encuentra dominada por las gramíneas o pastos. Los arbustos y árboles son escasos, están dispersos y sólo se concentran en las márgenes de ríos y arroyos.La precipitación media anual es entre 300 a 600 mm, con 6 a 9 meses secos, con un clima seco estepario o desértico.En general el aprovechamiento de los pastizales naturales en nuestro país no es óptimo aunado al sobrepastoreo que se realiza en ellos.

7) La SabanaSu clima es tropical con lluvias en verano, los suelos se inundan durante la época de lluvias y se endurecen y agrietan durante la de secas.En este tipo de vegetación predominan las gramíneas también existen plátanos y curcubitáceas, como el chayote, chilacayote y calabazas.Es común a lo largo de la Costa del Pacífico, en el Istmo de Tehuantepec y a lo largo de la Llanura Costera del Golfo en Veracruz y Tabasco.Aunque la principal actividad en esta zona es ganadera, también se han desmontado grandes extensiones para cultivos de caña de azúcar.

8) La Pradera de Alta MontañaEstá conformada por especies de pastos de pocos centímetros de altura como Festuca amplissima, Muhlenbergia macroura, Stipa ichu y Eryngium.Se restringe en las montañas y volcanes más altos de la República mexicana, a más de los 3,500 msnm, por arriba del límite de distribución de árboles y cerca de las nieves perpetúas.Es frecuente en el norte de la altiplanicie mexicana, así como en los llanos de Apan y San Juan, en los estados de Hidalgo y Puebla.Aunque se desarrollan actividades de ganadería, la principal actividad que se realiza en este tipo de vegetación es turística.

11

9) El Bosque de EncinoConformado por especies del género Quercus o Robles, presenta árboles de 6 a 8 o hasta de 30 metros.Se distribuye casi por todo el país y sus diversas latitudes, por lo que el clima varía de calientes o templados húmedos a secos.La precipitación media anual varía de 350 mm a más de 2,00mm, la temperatura media anual de 10 a 26 ° C.Está muy relacionado con bosques de pinos, por lo que las comunidades de pino-encino son las que tiene la mayor distribución en los sistemas montañosos del país, y son a su vez, las más explotadas en la industria forestal de México.

10) El Bosque de ConíferasSe encuentra generalmente en regiones templadas y semifrías, y montañosas, presentando una amplia variedad de diversidad florística y ecológica.Dentro de este tipo de vegetación, el bosque de pinos es el de mayor importancia, le sigue en importancia el bosque de Oyamel.Se distribuyen en diversas sierras del país, principalmente en el Eje Neovolcánico, en zonas de clima semifrío y húmedo.Los bosques de pino y de abeto están siempre verdes. El bosque de coníferas junto con el de encino representan uno de los recursos forestales económicos más importantes de nuestro país.Sus principales especies son Pinus y Abies.Cerca del 80 % del volumen total anual de madera producida proviene de los pinos de la Sierra Madre Occidental; principalmente de los estados de Chihuahua y Durango y del Eje Neovolcánico Transversal, del estado de Michoacán.En los últimos años se ha intensificado su explotación debido al aumento en la demanda de diversas materias primas.Los programas de reforestación no han tenido el impacto esperado dando como resultado un aumento de áreas deforestadas.

11) El Bosque Mesófilo de Montaña o Bosque de NieblaSe desarrolla generalmente en sitios con clima templado y húmedo, sus temperaturas son muy bajas, llegando incluso a los 0° C.Su época de lluvias dura de 8 a 12 meses.Se distribuye de manera discontinua por la Sierra Madre Oriental, desde el suroeste de Tamaulipas hasta el norte de Oaxaca y Chiapas y por el lado del Pacífico desde el norte de Sinaloa hasta Chiapas, encontrándose también en pequeños manchones en el Valle de México.Ejemplos de las principales especies que lo forman son el Liquidámbar styraciflua, el Quercus, Tilia, Podocarpus reichei y Nephelea mexicanaEste ecosistema es sumamente frágil y está muy afectado por las diversas actividades humanas, como la agricultura de temporal, la ganadería y la explotación forestal, al grado de que actualmente su distribución en México apenas abarca una décima parte del 1 % de la que tenía en los años 70. 12) Los HumedalesLos humedales son zonas donde el agua es el principal factor controlador del medio y la vida vegetal y animal asociada a él. Los humedales se dan donde la capa freática se halla en la superficie terrestre o cerca de ella o donde la tierra está cubierta por aguas poco profundas. Existen cinco tipos de humedales principales:

marinos (humedales costeros, inclusive lagunas costeras, costas rocosas y arrecifes de coral); estuarinos (incluidos deltas, marismas de marea y manglares); lacustres (humedales asociados con lagos); ribereños (humedales adyacentes a ríos y arroyos); y palustres (es decir, "pantanosos" - marismas, pantanos y ciénagas).

Hay también humedales artificiales, como estanques de cría de peces y camarones, estanques de granjas, tierras agrícolas de regadío, depresiones inundadas salinas, embalses, estanques de grava, piletas de aguas residuales y canales

12

GUIA DE ACTIVIDADES RELACIONADAS CON EL TEMA: “ECOSISTEMAS”

1.- Contesta las siguientes preguntas. Consulta las páginas 1 y 2

a. ¿Qué es un sistema?b. ¿Cómo está estructurado?c. ¿Qué diferencias existen entre un sistema abierto y uno cerrado?d. ¿Por qué un ecosistema puede comportarse como sistema abierto y cerrado a la vez?e. ¿Cómo se define un ecosistema?f. ¿Cuáles son sus tres tipos?g. ¿Qué es la biocenosis?h. ¿Cómo se le clasifica?i. ¿Cuáles son los factores físicos que influyen sobre las especies de un área geográfica determinada?j. ¿Qué diferencias encontramos entre biotopo y hábitat?k. ¿Qué es un bioma?l. ¿En que se fundamenta su definición?

2.- Redacta una síntesis o resumen donde argumentes como fluye la materia y la energía en la biomasa. Consulta la página 2

3.- Analiza la información del tema “Productividad ecológica” de las páginas 3 y 4 y elabora el organizador gráfico que consideres adecuado.

4.- Considerando la eficacia ecológica en la transferencia de energía, de las páginas 4, 5 y 6, y señalen las diferencias entre los tres tipos de pirámides tróficas ecológicas (de energía, de números y de biomasa).

5.- Consulta el tema “Ciclos biogeoquímicos” de las páginas 6 y 7 y contesten lo siguiente:

a. ¿Qué importancia tienen estos ciclos para los seres vivos?b. ¿Cómo se les define?c. ¿De dónde proviene su nombre?d. ¿Cuáles son los tres componentes que influyen en su funcionamiento? Explícalos.e. ¿Por qué el flujo de energía en un ecosistema es abierto y el de la materia es cerrado?f. ¿Cómo se clasifican y circulan estos ciclos en la biosfera?

6.- Completa los siguientes cuadros de resumen relacionados con las características de los ecosistemas terrestres y acuáticos. Consulta las páginas 7 y 8

ECOSISTEMAS ACUÁTICOS ECOSISTEMAS TERRESTRESLocalización Plantas Animales Clima Plantas Animales

13

7.- Para los Ecosistemas en México utiliza una cartulina con imágenes del ecosistema que corresponda a cada equipo de trabajo y en un cuadro de resumen explica los siguientes puntos: (páginas 8, 9, 10 y 11)

NOMBRE.

Clima Lluvias Temperatura Ubicación geográfica

Tipo de vegetación Otras características

1. Selva Alta Perennifolia o Bosque Tropical Perennifolio2. Selva Mediana o Bosque Tropical Subcaducifolio3. Selva Baja o Bosque Tropical Caducifolio4. El Bosque Espinoso5. El Matorral Xerófilo6. El Pastizal7. La Sabana8. La Pradera de Alta Montaña9. El Bosque de Encino10. El Bosque de Coníferas11. El Bosque Mesófilo de Montaña o Bosque de Niebla12. Los Humedales

14

SELVA ALTA O BOSQUE TROPICAL PERINNIFOLIO

BOSQUE TROPICAL SUBCADUCIFOLIO

BOSQUE TROPICAL CADUCIFOLIO

BOSQUE ESPINOSO

MATORRAL XEROFILO PASTIZAL SABANA PRADERA DE AÑTA MONTAÑA

BOSQUE DE ENCINO BOSQUE DE CONÍFERAS BOSQUE DE MONTAÑA HUMEDALES

15

Ciclo del agua o Hidrológico.1) precipitaciónTransporte a través de la atmósfera de las nubes hacia el interior con un movimiento circular, como resultado de la gravedad, y perdida de su agua cae en la tierra. Este fenómeno se llama lluvia o precipitación.2) infiltraciónEl agua de lluvia se infiltra en la tierra y se hunde en la zona saturada, donde se convierte en agua subterránea. El agua subterránea se mueve lentamente desde lugares con alta presión y elevación hacia los lugares con una baja presión y elevación. Se mueve desde el área de infiltración a través de un acuífero y hacia un área de descarga, que puede ser un mar o un océano.3) transpiraciónLas plantas y otras formas de vegetación toman el agua del suelo y la excretan otra vez como vapor de agua. Cerca del 10% de la precipitación que cae en la tierra se vaporiza otra vez a través de la transpiración de las plantas, el resto se evapora de los mares y de los océanos.4) salida superficialEl agua de lluvia que no se infiltra en el suelo alcanzará directamente el agua superficial, como salida a los ríos y a los lagos. Después será transportada de nuevo a los mares y a los océanos. Esta agua es llamada agua de salida superficial.5) evaporacióndebido a la influencia de la luz del sol el agua en los océanos y los lagos se calentará. Como resultado de esto se evaporará y será transportada de nuevo a la atmósfera. Allí formará las nubes que con el tiempo causarán la precipitación devolviendo el agua otra vez a la tierra.La evaporación de los océanos es la clase más importante de evaporación.6) condensaciónEn contacto con la atmósfera el vapor de agua se transformará de nuevo a líquido, de modo que sea visible en el aire. Estas acumulaciones de agua en el aire son lo que llamamos las nubes.

CICLOS SEDIMENTARIOS

Ciclo del FósforoLa proporción de fósforo en la materia viva es relativamente pequeña, el papel que desempeña es vital. Es componente de los ácidos nucleicos como el ADN, muchas sustancias intermedias en la fotosíntesis y en la respiración celular están combinadas con el fósforo, y los átomos de fósforo proporcionan la base para la formación de los enlaces de alto contenido de energía del ATP, se encuentra también en los huesos y los dientes de animales, incluyendo al ser humano.La mayor reserva de fósforo está en la corteza terrestre y en los depósitos de rocas marinas.De las rocas se libera fósforo y en el suelo, donde es utilizado por las plantas para realizar sus funciones vitales.Los animales obtienen fósforo al alimentarse de las plantas o de otros animales que hayan ingerido.En la descomposición bacteriana de los cadáveres, el fósforo se libera en forma de ortofosfatos (PO4H2) que pueden ser utilizados directamente por los vegetales verdes, formando fosfato orgánico (biomasa vegetal), la lluvia puede transportar este fosfato a los mantos acuíferos o a los océanos.El ciclo del fósforo difiere con respecto al del carbono, nitrógeno y azufre en un aspecto principal. El fósforo no forma compuestos volátiles que le permitan pasar de los océanos a la atmósfera y desde allí retornar a tierra firme. Una vez en el mar, solo existen dos mecanismos para el reciclaje del fósforo desde el océano hacia los ecosistemas terrestres. Uno es mediante las aves marinas que recogen el fósforo que pasa a través de las cadenas alimentarias marinas y que pueden devolverlo a la tierra firme en sus excrementos. Además de la actividad de estos animales, hay la posibilidad del levantamiento geológico de los sedimentos del océano hacia tierra firme, un proceso medido en miles de años. El hombre también moviliza el fósforo cuando explota rocas que contienen fosfato.

Ciclo del AzufreEl azufre es un nutriente secundario requerido por plantas y animales para realizar diversas funciones, además el azufre está presente en prácticamente todas las proteínas y de esta manera es un elemento absolutamente esencial para todos los seres vivos.

16

El azufre circula a través de la biosfera de la siguiente manera, por una parte se comprende el paso desde el suelo o bien desde el agua, si hablamos de un sistema acuático, a las plantas, a los animales y regresa nuevamente al suelo o al agua.Algunos de los compuestos sulfúricos presentes en la tierra son llevados al mar por los ríos. Este azufre es devuelto a la tierra por un mecanismo que consiste en convertirlo en compuestos gaseosos tales como el ácido sulfhídrico (H2S) y el dióxido de azufre (SO2). Estos penetran en la atmósfera y vuelven a tierra firme. Generalmente son lavados por las lluvias, aunque parte del dióxido de azufre puede ser directamente absorbido por las plantas desde la atmósfera.Las bacterias desempeñan un papel crucial en el reciclaje del azufre. Cuando está presente en el aire, la descomposición de los compuestos del azufre (incluyendo la descomposición de las proteínas) produce sulfato (SO4

=). Bajo condiciones anaeróbicas, el ácido sulfúrico (gas de olor a huevos en putrefacción) y el sulfuro de dimetilo (CH3SCH3) son los productos principales. Cuando estos últimos gases llegan a la atmósfera, son oxidados y se convierten en bióxido de azufre. La oxidación posterior del bióxido de azufre y su disolución en el agua de lluvia produce ácido sulfhídrico y sulfatos, formas principalmente bajo las cuales regresa el azufre a los ecosistemas terrestres. El carbón mineral y el petróleo contienen también azufre y su combustión libera bióxido de azufre a la atmósfera.Como resumen podemos decir que durante el ciclo del azufre los principales eventos son los siguientes:

1) El azufre, como sulfato, es aprovechado e incorporado por los vegetales para realizar sus funciones vitales.2) Los consumidores primarios adquieren el azufre cuando se alimentan de estas plantas.3) El azufre puede llegar a la atmósfera como sulfuro de hidrógeno (H2S) o dióxido de azufre (SO2), ambos gases

provenientes de volcanes activos y por la descomposición de la materia orgánica.4) Cuando en la atmósfera se combinan compuestos del azufre con el agua, se forma ácido sulfúrico (H2SO4) y al

precipitarse lo hace como lluvia ácida.

CICLOS GASEOSOSCiclo del CarbonoUn 18% de la materia orgánica viva está constituida por carbono, la capacidad de dichos átomos de unirse unos con otros proporciona la base de la diversidad molecular así como el tamaño molecular. Por tanto el carbono es un elemento esencial en todos los seres vivientes.A parte de la materia orgánica, el carbono se combina con el oxígeno para formar monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), también forma sales como el carbonato de sodio (Na2CO3), carbonato cálcico (en rocas carbonatadas, como calizas y estructuras de corales).

Los organismos productores terrestres obtienen el dióxido de carbono de la atmósfera durante el proceso de la fotosíntesis para transformarlo en compuestos orgánicos como la glucosa, y los productores acuáticos lo utilizan disuelto en el agua en forma de bicarbonato (HCO3

-). Los consumidores se alimentan de las plantas, así el carbono pasa a formar parte de ellos, en forma de

proteínas, grasas, hidratos de carbono, etc. En el proceso de la respiración aeróbica, se utiliza la glucosa como combustible y es degradada, liberándose el

carbono en forma de CO2 a la atmósfera. Por tanto en cada nivel trófico de la cadena alimentaria, el carbono regresa a la atmósfera o al agua como resultado de la respiración.

Los desechos del metabolismo de las plantas y animales, así como los restos de organismos muertos, se descomponen por la acción de ciertos hongos y bacterias, durante dicho proceso de descomposición también se desprende CO2.

Las erupciones volcánicas son una fuente de carbono, durante dichos procesos el carbono de la corteza terrestre que forma parte de las rocas y minerales es liberado a la atmósfera.

En capas profundas de la corteza continental así como en la corteza oceánica el carbono contribuye a la formación de combustibles fósiles, como es el caso del petróleo. Este compuesto se ha formado por la acumulación de restos de organismos que vivieron hace miles de años.

17

Ciclo del NitrógenoLos seres vivos requieren átomos de nitrógeno para la síntesis de moléculas orgánicas esenciales como las proteínas, los ácidos nucleicos, el ADN, por lo tanto es otro elemento indispensable para el desarrollo de los seres vivos.El aire de la atmósfera contiene un 78% de nitrógeno, por lo tanto la atmósfera es un reservorio de este compuesto. A pesar de su abundancia, pocos son los organismos capaces de absorberlo directamente para utilizarlo en sus procesos vitales. Por ejemplo las plantas para sintetizar proteínas necesitan el nitrógeno en su forma fijada, es decir incorporado en compuestos.

1. Fijación del Nitrógeno : tres procesos desempeñan un papel importante en la fijación del nitrógeno en la biosfera. Uno de estos es el relámpago. La energía contenida en un relámpago rompe las moléculas de nitrógeno y permite que se combine con el oxígeno del aire.Mediante un proceso industrial se fija el nitrógeno, en este proceso el hidrógeno y el nitrógeno reaccionan para formar amoniaco, NH3. Dicho proceso es utilizado por ejemplo para la fabricación de fertilizantes.Las bacterias nitrificantes son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico que utilizan las plantas para llevar a cabo sus funciones. También algunas algas verde-azules son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico.

2. Descomposición : los animales obtienen nitrógeno al ingerir vegetales, en forma de proteínas. En cada nivel trófico se libera al ambiente nitrógeno en forma de excreciones, que son utilizadas por los organismos descomponedores para realizar sus funciones vitales.

3. Nitrificación : es la transformación del amoniaco a nitrito, y luego a nitrato. Esto ocurre por la intervención de bacterias del género nitrosomonas, que oxidan el NH3 a NO2

-. Los nitritos son oxidados a nitratos NO3-

mediante bacterias del género nitrobacter.4. Desnitrificación : en este proceso los nitratos son reducidos a nitrógeno, el cual se incorpora nuevamente a la

atmósfera, este proceso se produce por la acción catabólica de los organismos, estos viven en ambientes con escasez de oxígeno como sedimentos, suelos profundos, etc. Las bacterias utilizan los nitratos para sustituir al oxígeno como aceptor final de los electrones que se desprenden durante la respiración. De esta manera el ciclo se cierra.

Ciclo del OxígenoEl oxígeno molecular (O2) representa el 20% de la atmósfera terrestre. Este oxígeno abastece las necesidades de todos los organismos terrestres que lo respiran para su metabolismo, además cuando se disuelve en agua, cubre las necesidades de los organismos acuáticos. En el proceso de la respiración, el oxígeno actúa como aceptor final para los electrones retirados de los átomos de carbono de los alimentos. El producto es agua. El ciclo se completa en la fotosíntesis cuando se captura la energía de la luz para alejar los electrones respecto a los átomos de oxígeno de las moléculas de agua. Los electrones reducen los átomos de oxígeno de las moléculas de agua. Los electrones reducen los átomos de carbono (de dióxido de carbono) a carbohidrato. Al final se produce oxígeno molecular y así se completa el ciclo.Por cada molécula de oxígeno utilizada en la respiración celular, se libera una molécula de dióxido de carbono. Inversamente, por cada molécula de dióxido de carbono absorbida en la fotosíntesis, se libera una molécula de oxígeno.

18

INFORMACIÓN ADICIONAL (opcional).LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Ciclo del carbonoEl carbono es un componente esencial para los vegetales y animales. Forman parte de compuestos como: la glucosa, carbohidrato importantes para la realización de procesos como: la respiración; también interviene en la fotosíntesis bajo la forma de CO2 (dióxido de carbono) tal como se encuentra en la atmósfera.La reserva fundamental de carbono, en moléculas de CO2 que los seres vivos puedan asimilar, es la atmósfera y la hidrosfera. Este gas está en la atmósfera en una concentración de más del 0,03% y cada año aproximadamente un 5% de estas reservas de CO2 se consumen en los procesos de fotosíntesis, es decir que todo el anhídrido carbónico se renueva en la atmósfera cada 20 años.La vuelta de CO2 a la atmósfera se hace cuando en la respiración, los seres vivos oxidan los alimentos produciendo CO2. En el conjunto de la biosfera la mayor parte de la respiración la hacen las raíces de las plantas y los organismos del suelo y no, como podría parecer, los animales más visibles.Los productos finales de la combustión son CO2 y vapor de agua. El equilibrio en la producción y consumo de cada uno de ellos por medio de la fotosíntesis hace posible la vida.Los vegetales verdes que contienen clorofila toman el CO2 del aire y durante la fotosíntesis liberan oxígeno, además producen el material nutritivo indispensable para los seres vivos. Como todas las plantas verdes de la tierra ejecutan ese mismo proceso diariamente, no es posible siquiera imaginar la cantidad de CO2 empleada en la fotosíntesis.En la medida de que el CO2 es consumido por las plantas, también es remplazado por medio de la respiración de los seres vivos, por la descomposición de la materia orgánica y como producto final de combustión del petróleo, hulla, gasolina, etc.En el ciclo del carbono participan los seres vivos y muchos fenómenos naturales como los incendios.Los seres vivos acuáticos toman el CO2 del agua. La solubilidad de este gas en el agua es muy superior a la que tiene en el aire.

Ciclo del oxigenoEl oxígeno es el elemento más abundante en masa en la corteza terrestre y en los océanos, y el segundo en la atmósfera.En la corteza terrestre la mayor parte del oxígeno se encuentra formando parte de silicatos y en los océanos se encuentra formando por parte de la molécula de agua, H2O.En la atmósfera se encuentra como oxígeno molecular (O2), dióxido de carbono(CO2), y en menor proporción en otras moléculas como monóxido de carbono (CO),ozono (O3), dióxido de nitrógeno (NO2), monóxido de nitrógeno (NO) o dióxido de azufre (SO2), por ejemplo. una toxina Fue descubierto en 1774 por el químico británico Joseph Priestley e independientemente por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele; el químico francés Antoine Laurent de Lavoisier demostró que era un gas elemental realizando sus experimentos clásicos sobre la combustión.

El O2 le confiere un carácter oxidante a la atmósfera. Se formó por fotólisis de H2O, formándose H2 y O2:H2O + hν → 1/2O2.El oxígeno molecular presente en la atmósfera y el disuelto en el agua interviene en muchas reacciones de los seres vivos. En la respiración celular se reduce oxígeno para la producción de energía y generándose dióxido de carbono, y en el proceso de fotosíntesis se origina oxígeno y glucosa a partir de agua, dióxido de carbono (CO2) y radiación solar.El carácter oxidante del oxígeno provoca que algunos elementos de la corteza terrestre estén más o menos disponibles. La oxidación de sulfuros para dar sulfatos los hace más solubles, al igual que la oxidación de iones amonio a nitratos. Asimismo disminuye la solubilidad de algunos elementos metálicos como el hierro al formarse óxidos insolubles.El oxígeno es ligeramente soluble en agua, disminuyendo su solubilidad con la temperatura. Condiciona las propiedades rédox de los sistemas acuáticos. Oxida materia biorgánica dando el dióxido de carbono y agua.El dióxido de carbono también es ligeramente soluble en agua dando carbonatos; condiciona las propiedades ácido-base de los sistemas acuáticos. Una parte importante del dióxido de carbono atmosférico es captado por los océanos quedando en los fondos marinos como carbonato de calcio.

19

Ciclo del nitrógenoLos seres vivos cuentan con una gran proporción de nitrógeno en su composición química. El nitrógeno oxidado que reciben como nitrato (NO3–) a grupos amino, reducidos (asimilación). Para volver a contar con nitrato hace falta que los descomponedores lo extraigan de la biomasa dejándolo en la forma reducida de ion amonio (NH4+), proceso que se llama amonificación; y que luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificación.Así parece que se cierra el ciclo biológico esencial. Pero el amonio y el nitrato son sustancias extremadamente solubles, que son arrastradas fácilmente por la escorrentía y la infiltración, lo que tiende a llevarlas al mar. Al final todo el nitrógeno atmosférico habría terminado, tras su conversión, disuelto en el mar. Los océanos serían ricos en nitrógeno, pero los continentes estarían prácticamente desprovistos de él, convertidos en desiertos biológicos, si no existieran otros dos procesos, mutuamente simétricos, en los que está implicado el nitrógeno atmosférico (N2). Se trata de la fijación de nitrógeno, que origina compuestos solubles a partir del N2, y la desnitrificación, una forma de respiración anaerobia que devuelve N2 a la atmósfera. De esta manera se mantiene un importante depósito de nitrógeno en el aire (donde representa un 78% en volumen).

Ciclo del fósforoEl ciclo del fósforo es un ciclo biogeoquímico, describe el movimiento de este elemento en su circulación en el ecosistema.Los seres vivos toman el fósforo, P, en forma de fosfatos a partir de las rocas fosfatadas, que mediante meteorización se descomponen y liberan los fosfatos. Éstos pasan a los vegetales por el suelo y, seguidamente, pasan a los animales. Cuando éstos excretan, los descomponedores actúan volviendo a producir fosfatos.Una parte de estos fosfatos son arrastrados por las aguas al mar, en el cual lo toman las algas, peces y aves marinas, las cuales producen guano, el cual se usa como abono en la agricultura ya que libera grandes cantidades de fosfatos; los restos de las algas, peces y los esqueletos de los animales marinos dan lugar en el fondo del mar a rocas fosfatadas, que afloran por movimientos orogénicos.De las rocas se libera fósforo y en el suelo, donde es utilizado por las plantas para realizar sus funciones vitales. Los animales obtienen fósforo al alimentarse de las plantas o de otros animales que hayan ingerido. En la descomposición bacteriana de los cadáveres, el fósforo se libera en forma de ortofosfatos (H3PO4) que pueden ser utilizados directamente por los vegetales verdes, formando fosfato orgánico (biomasa vegetal), la lluvia puede transportar este fosfato a los mantos acuíferos o a los océanos. El ciclo del fósforo difiere con respecto al del carbono, nitrógeno y azufre en un aspecto principal. El fósforo no forma compuestos volátiles que le permitan pasar de los océanos a la atmósfera y desde allí retornar a tierra firme. Una vez en el mar, solo existen dos mecanismos para el reciclaje del fósforo desde el océano hacia los ecosistemas terrestres. Uno es mediante las aves marinas que recogen el fósforo que pasa a través de las cadenas alimentarias marinas y que pueden devolverlo a la tierra firme en sus excrementos. Además de la actividad de estos animales, hay la posibilidad del levantamiento geológico de los sedimentos del océano hacia tierra firme, un proceso medido en miles de años.El hombre también moviliza el fósforo cuando explota rocas que contienen fosfato.La proporción de fósforo en la materia viva es relativamente pequeña, pero el papel que desempeña es vital. Es componente de los ácidos Nucleicos como el ADN. Muchas sustancias intermedias en la fotosíntesis y en la respiración celular están combinadas con el fósforo, y los átomos de fósforo proporcionan la base para la formación de los enlaces de alto contenido de energía del ATP, se encuentra también en los huesos y los dientes de animales. Este elemento en la tabla periódica se denomina como "P".La mayor reserva de fósforo está en la corteza terrestre y en los depósitos de rocas marinas.El fósforo como abono es el recurso limitante de la agricultura. Ya que este recurso no tiene reserva en la atmósfera, su extracción se ve limitada a los yacimientos terrestres (la mayor en Marruecos) y la gráfica de su producción mundial se parece a la de una extracción petrolera, en forma de campana. Con el uso actual se proyecta que se estará agotando por el 2050.

Ciclo del azufreEl azufre forma parte de proteínas. Las plantas y otros productores primarios lo obtienen principalmente en su forma de ion sulfato (SO4 -2). Los organismos que ingieren estas plantas lo incorporan a las moléculas de proteína, y de esta forma pasa a los organismos del nivel trófico superior. Al morir los organismos, el azufre derivado de sus proteínas entra en el ciclo del azufre y llega a transformarse para que las plantas puedan utilizarlos de nuevo como ion sulfato.

20

Los intercambios de azufre, principalmente en su forma de bióxido de azufre SO2, se realizan entre las comunidades acuáticas y terrestres, de una manera y de otra en la atmósfera, en las rocas y en los sedimentos oceánicos, en donde el azufre se encuentra almacenado. El SO2 atmosférico se disuelve en el agua de lluvia o se deposita en forma de vapor seco. El reciclaje local del azufre, principalmente en forma de ion sulfato, se lleva a cabo en ambos casos. Una parte del sulfuro de hidrógeno (H2S), producido durante el reciclaje local del sulfuro, se oxida y se forma SO2.

Ciclo del NitrógenoEl ciclo del nitrógeno es cada uno de los procesos biológicos y abióticos en que se basa el suministro de este elemento a los seres vivos. Es uno de los ciclos biogeoquímicos importantes en que se basa el equilibrio dinámico de composición de la biosfera.

EfectosLos seres vivos cuentan con una gran proporción de nitrógeno en su composición química. El nitrógeno oxidado que reciben como nitrato (NO3–) a grupos amino, reducidos (asimilación). Para volver a contar con nitrato hace falta que los descomponedores lo extraigan de la biomasa dejándolo en la forma reducida de ion amonio (NH4+), proceso que se llama amonificación; y que luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificación.Así parece que se cierra el ciclo biológico esencial. Pero el amonio y el nitrato son sustancias extremadamente solubles, que son arrastradas fácilmente por la escorrentía y la infiltración, lo que tiende a llevarlas al mar. Al final todo el nitrógeno atmosférico habría terminado, tras su conversión, disuelto en el mar. Los océanos serían ricos en nitrógeno, pero los continentes estarían prácticamente desprovistos de él, convertidos en desiertos biológicos, si no existieran otros dos procesos, mutuamente simétricos, en los que está implicado el nitrógeno atmosférico (N2). Se trata de la fijación de nitrógeno, que origina compuestos solubles a partir del N2, y la desnitrificación, una forma de respiración anaerobia que devuelve N2 a la atmósfera. De esta manera se mantiene un importante depósito de nitrógeno en el aire (donde representa un 78% en volumen).http://www.biodiversidad.gob.mx

21

IMÁGENES DE PIRÁMIDES TRÓFICAS O ALIMENTICIAS

Pirámide trófica Pirámides de Biomasa

Pirámide de energíaPirámides de números

PIRÁMIDE DE NÚMEROS PIRÁMIDE DE BIOMASA

22

PIRÁMIDE DE ENERGÍA

23

24

LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOSCICLO HIDROLÓGICO O DEL AGUA

25