Flujo de energía a través de los ecosistemas

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La nota del ángulo superior izquierdo de la figura 5.15 considera que el halcón cobrizo de pico afilado utiliza muchos tipos de aves como una fuente de alimento. Estos halcones

Ciclos de nutrición en los ecosistemas. Ciclos biogeoquímicos

Toda la materia está formada por átomos, los cuales son ciclos entre las porciones vivas y las inertes en un ecosistema. Las actividades involucradas en los ciclos de los átomos incluyen procesos biológicos, geológicos y químicos. Por lo tanto, estos ciclos de nutrición se denominan ciclos biogeoquímicos.

Los átomos que son más comunes en los organismos vivos son: el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, el hidrógeno y el fósforo; éstos se encuentran en importantes moléculas orgánicas como las proteínas, el ADN, los hidratos de carbono y las grasas que hay en todo tipo de organismos vivos. Las moléculas orgánicas contienen cantidades enormes de átomos de carbono entrelazados; en un inicio están formadas por moléculas inorgánicas cuyas actividades productoras se transfieren de un organismo a otro para formar una cadena alimenticia. Los procesos de respiración y descomposición finalizan la compleja molécula orgánica y la convierten en una molécula inorgánica que regresa a su ambiente abiótico. En esta sección se analiza el flujo de tres tipos de átomos dentro de las comunidades bióticas y abióticas en un ecosistema: carbono, nitrógeno y fósforo.

Ciclo del carbono

Todo ser vivo está compuesto de moléculas orgánicas que contienen átomos del elemento de carbono. El ciclo del carbono incluye procesos y trayectos que involucran la captura de moléculas inorgánicas de carbono, mientras se transforman en moléculas orgánicas que son utilizadas por los organismos y, por último, se liberan moléculas inorgánicas de carbono al ambiente abiótico. (Ver figura 5.16.) El carbono y el oxígeno se combinan para formar la molécula de dióxido de carbono (C02), la cual está presente en cantidades pequeñas en forma de gas en la atmósfera y también está disuelta en el agua. Durante la fotosíntesis, el dióxido de carbono de la atmósfera es tomado de las hojas de las plantas donde se combina con el hidrógeno de las moléculas de agua (H2O), que está concentrado en el suelo por las raíces y es transportado a las hojas. Muchos tipos de organismos acuáticos como las algas y algunas bacterias también realizan la fotosíntesis, pero absorben dióxido de carbono y moléculas del agua en la cual viven. La energía necesaria para realizar la fotosíntesis es proporcionada por la luz solar. Como resultado de la fotosíntesis, se forman moléculas orgánicas complejas como los carbohidratos (azúcares). Entonces, las moléculas de oxígeno (02) se liberan en la atmósfera o en el agua durante el proceso de fotosíntesis, ya que las moléculas de agua se dividen para proporcionar los átomos de hidrógeno necesarios para formar moléculas de carbohidratos. El oxígeno restante se deja como un producto residual de la fotosíntesis. En este proceso, la energía ligera es transformada en energía química de reserva, como el azúcar. Las plantas y otros organismos productores usan estos azúcares para el creo cimiento y para mantener la energía de otros procesos que también son necesarios.

Los herbívoros usan estas complejas moléculas orgánicas como alimento. Cuando un herbívoro come plantas o algas, las moléculas orgánicas complejas se deterioran en paredes moleculares orgánicas más simples que se vuelven a juntar en moléculas orgánicas específicas que forman parte de su estructura

química. El átomo del carbono, que una vez formó parte de una molécula orgánica ahora es un productor, es decir, forma parte de una molécula orgánica en un herbívoro. Además, casi todos los organismos transportar en el proceso de respiración el oxígeno que la atmósfera necesita para descomponer las grandes moléculas orgánicas en dióxido de carbono yagua. Mucha de la energía del enlace químico es liberada por la respiración y se disipa como calor, pero la energía restante es usada por el herbívoro para el movimiento, el crecimiento y otras actividades.

En forma similar, cuando un herbívoro es devorado por un carnívoro, algunas de las moléculas del herbívoro que contienen carbono se incorporan al cuerpo del carnívoro. Las moléculas orgánicas restantes se pierden en el proceso de respiración para obtener la energía, y liberan dióxido de carbono y agua.

Las moléculas orgánicas contenidas en los productos residuales animales y organismos muertos actúan sobre los degradadores que usan esta materia orgánica como una fuente de alimento. El proceso de descomposición de los degradadores involucra la respiración; es decir, la liberación del dióxido de carbono yagua para que las moléculas orgánicas se reciclen en forma natural.

En el ciclo del carbono todos los organismos requieren elaborar o consumir moléculas orgánicas para su supervivencia. Los organismos fotosintéticos (productores) capturan el carbono inorgánico en forma de moléculas de dióxido de carbono y elaboran moléculas orgánicas. Casi todos los organismos, incluso las plantas, llevan a cabo la respiración, en donde las moléculas orgánicas se descomponen para proporcionar la energía, mientras que el dióxido de carbono inorgánico es liberado. Los mismos átomos de carbono se siguen usando; no obstante, usted no es exactamente la misma persona que era ayer, ya que algunos de sus átomos de carbono son diferentes. Además, los átomos de carbono han sido involucrados con muchos otros tipos anteriores de organismos vivos del último billón de años. Algunos de ellos fueron residentes temporales en los dinosaurios, los árboles extintos o en los insectos, pero en este momento son parte de usted.

Aunque el anterior es un ejemplo terrestre, es importante reconocer que también opera para el ciclo de los sistemas acuáticos. Por lo tanto, el di óxido de carbono disuelto en el agua está disponible para que las plantas acuáticas y las algas lo usen en el proceso de la fotosíntesis. Cuando los consumidores en las redes de alimento usan moléculas de oxígeno que se disuelve en el agua para continuar la respiración, el di óxido de carbono se libera de nuevo en el agua.

Los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) son parte del ciclo del carbono. En otro tiempo, esta materia estaba en forma de moléculas orgánicas en los cuerpos de organismos vivos. Los organismos fueron enterrados y los compuestos orgánicos en sus cuerpos fueron modificados por las fuerzas geológicas. Así, los átomos de carbono están presentes en los combustibles fósiles