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Ficha temática

Organismo y ambiente

Recurso educativo que explica el proceso de fotosíntesis. Contiene ilustraciones y gráficos que apoyan la información que se entrega.

Organismo y ambiente

Fotosíntesis

La energía ingresa a los ecosistemas en forma de luz solar, la cual es capturada  y utilizada  por los productores durante la fotosíntesis.  Los productores utilizan  esta  energía para elaborar  los alimentos que posteriormente serán empleados por otros organismos  para sobrevivir, estableciendo relaciones de dependencia entre los distintos organismos (Fig. 15). 

Esquema general de la fotosíntesis

Fig.15: Esquema general de la fotosíntesis.

Uno de los factores más importantes que influye en la fotosíntesis es la concentración de CO2 atmosférico, pues concentraciones bajas o muy altas de CO2 (como en el caso de la contaminación ambiental) limitan el proceso fotosintético.

La luz solar también es un factor importante en la tasa fotosintética. La figura 16 muestra un gráfico que relaciona la tasa fotosintética y la intensidad luminosa. ¿Qué puedes deducir del gráfico? 

 

Gráfico tasa fotosintética versus intensidad luminosa


 Fig. 16: tasa fotosintética v/s intensidad luminosa.

Otro factor importante es la disponibilidad de agua, esencial para que se lleve a cabo la fotosíntesis, ya que participa en el sistema encargado de captar la energía solar para más tarde generar materia orgánica. La temperatura es otro factor que afecta a la tasa fotosintética. En la figura 17 se muestra la relación que existe entre la temperatura y la tasa fotosintética. ¿Qué deduces del gráfico? 

Gráfico Tasa fotosintética versus temperatura

 Fig. 17: Tasa fotosintética v/s temperatura.

LA TRANSFERENCIA DE ENERGÍA Y LAS CADENAS ALIMENTARIAS

Todos los organismos  necesitan energía para llevar a cabo las funciones esenciales, como el crecimiento, la circulación, la mantención y reparación de tejidos, y la reproducción.  En un ecosistema,  la energía fluye desde el  sol hacia los autótrofos. A continuación, hacia los organismos que se alimentan de los autótrofos, y  a continuación, hacia los organismos que se alimentan de otros organismos. La cantidad de la energía que recibe un ecosistema y la cantidad que se transfiere de un organismo a otro, afecta la estructura de un ecosistema.

LOS PRODUCTORES

Los autótrofos, que incluyen plantas y algunos tipos de protistas y bacterias, fabrican sus propios alimentos. Debido a que los autótrofos capturan energía y la usan para sintetizar moléculas orgánicas, se les llama productores. Recuerda que las moléculas orgánicas son moléculas que contienen carbono. La mayoría de los productores son fotosintetizadores, y utilizan la energía solar para la producción de sus propios alimentos. En los ecosistemas terrestres, las plantas suelen ser los principales productores. En cambio, en los ecosistemas acuáticos, protistas y bacterias fotosintetizadores son los principales productores.


Medición de la productividad

La productividad primaria bruta es la velocidad a la que los productores de un ecosistema capturan la energía de la luz solar mediante la producción de compuestos orgánicos. Los  organismos fotosintetizadores utilizan la energía solar  y dióxido de carbono para sintetizar azúcar (glucosa), una molécula orgánica rica en energía. Parte de esta glucosa se utiliza para hacer respiración celular, y otra parte se utiliza para fabricar otras moléculas orgánicas, que estos organismos utilizan en su crecimiento o reproducción. Los ecólogos definen el material orgánico que se ha producido en un ecosistema como la biomasa. Los productores crean biomasa en un ecosistema sintetizando moléculas orgánicas. Sólo la energía almacenada como biomasa está disponible para otros organismos en el ecosistema. Los ecólogos a menudo miden la velocidad a la que la biomasa se acumula, llamándola productividad primaria neta. La productividad primaria neta, por lo general se expresa en unidades de energía por unidad de superficie al año (kcal/m2/año) o en unidades de masa orgánica seca por unidad de superficie (o volumen) por año (g/m2/año).

LOS CONSUMIDORES

Todos los animales, la mayoría de los protistas, todos los hongos y muchas bacterias son heterótrofos. A diferencia de los autótrofos, los heterótrofos no pueden fabricar sus propios alimentos. En su lugar, obtienen energía gracias a la ingestión de otros organismos o residuos orgánicos. Desde el punto de vista ecológico, los heterótrofos son consumidores. Obtienen energía consumiendo las moléculas orgánicas fabricados por otros organismos. Los consumidores pueden clasificarse según el tipo de alimentos que comen. Los herbívoros comen los productores. Un antílope que come hierba es un herbívoro. Los carnívoros comen otros consumidores. Leones, cobras y mantis religiosas son ejemplos de carnívoros. Los omnívoros comen productores y consumidores. El oso pardo, cuyo rango de dieta va desde semillas al salmón, es un omnívoro.

DESCOMPONEDORES

Hay organismos que se alimentan de la "basura" de un ecosistema. Este desperdicio, o detritus, incluye organismos que han muerto recientemente, hojas caídas y o desechos animales. Muchas bacterias y hongos son capaces de degradar estas moléculas orgánicas complejas en moléculas inorgánicas más sencillas. Por lo tanto, son específicamente llamados descomponedores. Algunas de las moléculas liberadas durante la degradación son absorbidas por los mismos descomponedores, y algunas son devueltas a la tierra o el agua. Los descomponedores aseguran que los nutrientes que están en el detritus queden disponibles otra vez para los autótrofos en el ecosistema. Por lo tanto, el proceso de descomposición recicla los químicos de los nutrientes.

FLUJO DE ENERGÍA

Cuando un organismo se come otro, las moléculas se metabolizan y la energía se transfiere. Como resultado, la energía fluye a través de un ecosistema, pasando de los productores a los consumidores. Una forma de seguir el patrón del flujo de energía es agrupando a los organismos en un ecosistema basándose en cómo ellos obtienen energía. El nivel trófico de un organismo indica la posición del organismo en una secuencia de transferencia de energía. Por ejemplo, todos los productores pertenecen al primer nivel trófico. Los herbívoros pertenecen al segundo nivel trófico y los depredadores pertenecen al tercer nivel nivel. La mayoría de los ecosistemas terrestres tienen sólo tres o cuatro niveles tróficos. En cambio los ecosistemas marinos, a menudo tienen más.

Las cadenas y tramas alimentarias

Una cadena alimentaria es una ruta simple que establece las relaciones de alimentación entre organismos en un ecosistema, y que resulta en la transferencia de energía. Una cadena alimentaria puede comenzar con pasto, por ejemplo, que es un productor. La cadena puede continuar con un consumidor de semillas de césped, como un ratón de pastizales. A continuación, una serpiente carnívora puede matar y comerse al ratón. Un halcón, a continuación, puede comerse a la serpiente. Las relaciones de alimentación en un ecosistema suelen ser demasiado complejas como para ser representadas como una simple cadena alimentaria. Muchos consumidores comen más de un tipo de alimentos. Además, más de una especie de consumidor puede alimentarse del mismo organismo. Muchas cadenas alimentarias se pueden interrelacionar,  y un diagrama de de las relaciones alimentación entre todos los organismos en un ecosistema podrían parecerse a una red o trama. Por esta razón, las cadenas alimentarias que están relacionadas entre sí en un ecosistema se denominan redes o tramas alimentarias.

Transferencia de energía

La siguiente figura representa la cantidad de energía almacenada como material orgánico en cada nivel trófico en un ecosistema.

respiración

La forma de pirámide del diagrama indica el bajo porcentaje de transferencia de la energía de un nivel a otro. En promedio, 10% de la energía total consumida en un nivel trófico es incorporada por los organismos del próximo nivel. ¿Por qué es tan bajo el porcentaje de transferencia de energía?  No toda la materia orgánica de un nivel puede pasar al siguiente, y además, ninguna transformación o transferencia de energía es de 100% eficaz. Cada vez que se transforma energía, gran parte de esa energía se pierde como calor.

Limitaciones de los niveles tróficos

La baja tasa de transferencia de energía entre los niveles tróficos explica por qué los ecosistemas rara vez contienen más de unos pocos niveles tróficos. Debido a que sólo un 10% de la energía disponible en un nivel trófico se transfiere al siguiente nivel trófico, no hay suficiente energía en el nivel trófico superior para soportar más niveles. Organismos en el nivel trófico inferior son generalmente mucho más abundantes que los organismos del nivel más alto.
 

RECICLAJE EN EL ECOSISTEMA

A medida que la energía y la materia fluye a través de un ecosistema, la materia debe ser reciclada y reutilizada. Sustancias tales como el agua, carbono, nitrógeno, calcio y fósforo pasan entre el mundo viviente y no viviente a través de los ciclos biogeoquímicos.

EL CICLO DEL CARBONO

La fotosíntesis y la respiración celular forman la base del ciclo del carbono. En la fotosíntesis, las plantas y otros autótrofos usan dióxido de carbono, junto con  agua y energía solar, para fabricar hidratos de carbono. Ambos, autótrofos y heterótrofos utilizan el oxígeno para catabolizar carbohidratos durante la respiración celular. Los productos de la respiración celular son dióxido de carbono y agua. Por su parte, los descomponedores liberan dióxido de carbono en la atmósfera cuando descomponen compuestos orgánicos.

Influencia humana sobre el ciclo del carbono
En los últimos 150 años, la concentración de dióxido de carbono atmosférico ha aumentado más de un 30%. Los seres humanos contribuyan a este aumento mediante la quema de combustibles fósiles y otros materiales orgánicos. Nuestra sociedad industrial depende de la energía liberada por la quema de combustibles fósiles: carbón, petróleo y gas natural. Los combustibles fósiles son los restos de organismos que han sido transformados por descomposición, calor, y presión en moléculas ricas en energía. La combustión libera la energía de estas moléculas, pero también libera dióxido de carbono. Cuando grandes áreas de bosque se queman cada año para utilizar la tierra para agricultura, menos vegetación queda disponible para absorber el dióxido de carbono de la atmósfera a través de la fotosíntesis.

CICLO DEL NITRÓGENO

Todos los organismos necesitan nitrógeno para sintetizar proteínas y ácidos nucléicos. El complejo camino que sigue el nitrógeno en un ecosistema se llama ciclo del nitrógeno. El gas nitrógeno (N2), constituye alrededor del 78% de la atmósfera, por lo que podría parecer que está fácilmente disponible para los seres vivos. Sin embargo, la mayoría de las plantas pueden utilizar nitrógeno sólo en forma de nitrato. El proceso de conversión de N2 atmosférico a nitrato se llama fijación de nitrógeno. La mayoría de los organismos depende de la fijación de nitrógeno realizada por bacterias, para transformar el gas nitrógeno en una forma utilizable. Estas bacterias viven en el suelo y dentro de las raíces de algunos tipos de plantas, tales como porotos, guisantes, trébol y alfalfa. Estas plantas dan suministro de hidratos de carbono a estas bacterias, y las bacterias producen nitrógeno utilizable para la planta. El nitrógeno adicional es liberado en el suelo.

ciclo nitrógeno

Reciclaje de nitrógeno

Los cuerpos de organismos muertos contienen nitrógeno, principalmente en las proteínas y los ácidos nucleicos. La orina y excrementos también contienen nitrógeno. Los descomponedores degradan estos materiales y liberan el nitrógeno que  contienen en forma de de amoníaco (NH3), que en el suelo se convierte en amonio (NH4). Este proceso se conoce como amonificación. Por medio de este proceso, el nitrógeno nuevamente estará disponible para otros organismos. Algunas  bacterias del suelo ocupan el amonio y lo oxidan hacia nitritos (NO2), y nitratos (NO3),  en un proceso llamado nitrificación. La erosion de rocas ricas en nitrato también libera nitratos en el ecosistema. Las plantas usan nitratos en la formación de aminoácidos. El nitrógeno regresa al ambiente a través de la desnitrificación. La desnitrificación se produce cuando las bacterias anaerobias degradan los nitratos y liberan gas nitrógeno a la atmósfera. Las plantas pueden absorber nitratos procedentes de la tierra, pero los animales no pueden. Los animales obtienen nitrógeno de la misma manera como obtienen energía — por el consumo de plantas y otros organismos y, a continuación la digestión de estas proteínas y ácidos nucléicos.


IMPACTO AMBIENTAL Y EQUILIBRIO ECOLÓGICO

A medida que la población humana aumenta, también lo hace el impacto humano sobre el medio ambiente. Los seres humanos a menudo causan contaminación liberando sustancias que causan daño no intencional al aire, el agua y el suelo. Muchas actividades humanas alteran los ecosistemas. Ejemplos de estos problemas son: el smog, la destrucción de la capa de ozono, el calentamiento global y la lluvia ácida.
Los impactos que provocan los humanos en el aire, el clima, la tierra y el agua descritos anteriormente están sucediendo al mismo tiempo. Estos impactos contribuyen a la alteración de los ecosistemas, es decir, la destrucción o un cambio sustancial en el funcionamiento de los ecosistemas naturales. La alteración de los ecosistemas es evidente cuando las especies — y a veces las comunidades enteras — desaparecen.

 

ORGANISMO Y AMBIENTE

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Organismo y ambiente

 

Este contenido se relaciona con las enfermedades que surgen por hábitos inadecuados alimenticios, consumo de alcohol, y tabaquismo.

El alumno debe repasar las características de cada uno de estos problemas, desarrollando las actividades propuestas.

Información

Técnica

Descripción BreveRecurso educativo que explica el proceso de fotosíntesis. Contiene ilustraciones y gráficos que apoyan la información que se entrega.
Temas relacionados

>>Recurso Interactivo: La diferencia entre la fotosíntesis y la respiración

>>Recurso Interactivo: Transferencia de materia y energía en los seres vivos

>>Recurso Interactivo: La respiración de las plantas

 

IdiomaEspañol (ES)
Autoreducarchile
Fuenteeducarchile
Clasificación Curricular
NivelSectorUnidad o eje
1° medioBiologíaOrganismos, ambiente y sus interacciones

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