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1 Educación Secundaria Conocemos cómo es la relación del flujo de energía y la materia en el ecosistema SEMANA 27 1.er grado: Ciencia y Tecnología Flujo de energía en el ecosistema Piensa en lo que ocurre cuando corres mucho. Tienes calor, ¿verdad? Constantemente los animales producen calor al moverse, respirar, digerir, excretar, etc. Por ejemplo, la energía del sol ingresa a los ecosistemas como energía luminosa a través de las plantas y estas la transforman en energía química por acción de la fotosíntesis. Si un saltamontes come una hoja, esta contiene una cantidad de energía, por lo que obtiene energía química de la hoja. Parte de esa energía se pierde en forma de calor y solamente una cantidad muy pequeña de la energía de la hoja se transforma en el cuerpo del saltamontes cuando este crece. Si una serpiente se comiera al saltamontes, una cantidad aún más pequeña de energía se transformaría en parte del cuerpo de la serpiente. En conclusión, la energía fluye por los diferentes niveles en los procesos biológicos de los organismos vivos y se va perdiendo parcialmente en forma de calor en el ambiente. De esta forma, la energía fluye a través del ecosistema; usualmente entra en forma de luz y sale en forma de calor. Observa la siguiente imagen: Imagen 1. Pirámide de energía Ca lo r Ca lo r Ca lo r Ca lo r Consumidores terciarios Consumidores secundarios Consumidores primarios Productores C a lo r 0,1 % 1 % 10 % 100 % Descomponedores En erg ía luminosa Conocemos cómo es la relación del flujo de energía y la materia en el ecosistema EDUCACIÓN SECUNDARIA 1.er grado: Ciencia y Tecnología 2 Flujo de la materia en el ecosistema La materia, en forma de nutrientes, no procede del exterior del ecosistema, por lo que debe ser reutilizada. Es por ello que la materia pasa de los productores al resto de niveles tróficos, hasta llegar a los descomponedores. De este modo, la materia pasa del entorno a los seres vivos, y de estos se devuelve al entorno. Por ejemplo, vemos cómo los nutrientes se mueven a través de un ecosistema terrestre. Una planta toma dióxido de carbono de la atmósfera y absorbe otros nutrientes del suelo, como el nitrógeno y el fósforo; con ellos forma las moléculas que conforman sus células. Cuando un animal come la planta, usa las moléculas de esta para obtener energía y materia para sus propias células, para que realicen funciones como, por ejemplo, respirar. Cuando las plantas y los animales llevan a cabo la respiración celular, se libera dióxido de carbono hacia la atmósfera. De manera similar, cuando excretan desechos o mueren, las sustancias que los componen son utilizadas por las bacterias y los hongos como fuente de energía y material de construcción. Estos descomponedores liberan moléculas sencillas que son devueltas al suelo y a la atmósfera, donde pueden ser absorbidas nuevamente en la siguiente ronda del ciclo.1 De este modo, la materia va pasando de unos individuos a otros hasta completarse un ciclo cerrado de la materia que permite la continuidad de la vida, como se puede observar en la siguiente imagen: CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 Plantas Hervíboros Dióxido de carbono Dióxido de carbono Dióxido de carbono Dióxido de carbono Moléculas inorgánicas sencillas Descomponedores Carnívoros 1 Adaptado de Khan Academy. (s. f.) ¿Qué es un ecosistema? Recuperado de https://bit.ly/35YbyNS (15 de setiembre de 2020). Imagen 2. La materia se recicla una y otra vez 3 EDUCACIÓN SECUNDARIA 1.er grado: Ciencia y Tecnología Dinámica de un ecosistema y su relación con el flujo de energía y materia La dinámica de un ecosistema se define como la intensidad de interacción entre sus dos componentes, el biótico y el abiótico, es decir, entre su comunidad y su entorno físico. La relación entre dinámica, flujo de energía y materia en un ecosistema es directa; esto quiere decir que, a más interacción entre los componentes del ecosistema, más flujo de energía y materia. La energía y la materia en un ecosistema se conservan. La energía fluye y la materia se recicla. La energía entra al ecosistema en forma de luz solar (radiación lumínica), que es capturada por la clorofila, presente en organismos como las plantas. La clorofila en las plantas transforma la luz solar en energía química, la cual utilizan para producir su propio alimento. En este proceso de producción se libera energía en forma de calor (radiación térmica). Hasta este punto, la energía ha pasado por tres transformaciones: de luz solar (radiación lumínica) a energía química, y en este proceso, parte de ella se ha transformado en calor (radiación térmica). Cuando la planta sea el alimento de un herbívoro u omnívoro de la red trófica, la energía de la planta pasará al organismo del consumidor, que la utilizará para sus propios procesos de síntesis y degradación, liberando energía en forma de calor. Este calor se irradia de vuelta al espacio, con lo cual se cumple la ley de conservación de la energía. Por tal motivo, ¡la energía dentro de un ecosistema fluye y se transforma! Equilibrio en el ecosistema El equilibrio de un ecosistema va a depender de la diversidad de sus especies, es decir, de su comunidad y de la capacidad de estas especies para adaptarse a los continuos cambios en su medio físico. Así, el equilibrio está determinado por los factores abióticos, por la capacidad de adaptación de la comunidad y por la estructura del ecosistema. Los cambios en los factores abióticos como la luz, la temperatura, los nutrientes, la acidez del agua, etc., actúan sobre la comunidad, y la afectan en mayor o menor grado dependiendo de su capacidad de adaptación. Un ejemplo de esta capacidad de adaptación nos la brinda la rana gigante del Titicaca, que presenta un aumento de pliegues en la piel, detalle que ha sido interpretado como un mecanismo para incrementar la capacidad respiratoria de la piel en aguas con poco oxígeno. Ya vemos que en el caso de estas ranas, estrictamente acuáticas, las condiciones ambientales del agua del lago repercuten en el funcionamiento y forma de su cuerpo. Cuando una especie se ve afectada, el equilibrio del ecosistema depende de cómo estén relacionadas las especies entre sí. No hay que olvidar que nosotros también somos una especie dentro del componente biótico del ecosistema. Entonces, la pregunta sería ¿cómo va nuestra relación con las demás especies en el ecosistema? La rana gigante del Titicaca se alimenta principalmente de peces y crustáceos, y no tiene depredadores. Entonces ¿por qué el Perú la considera una especie amenazada? Porque nosotros hemos contaminado el agua del lago, porque la cazamos ilegalmente para la preparación de extractos con fines medicinales, y porque hemos colocado en el lago especies que no pertenecen al lugar, como la trucha y el pejerrey, que compiten con la rana gigante por el alimento. De esta manera hemos modificado, en poco tiempo, el hábitat de la rana gigante del Titicaca, obligándola a adaptarse a situaciones cada vez más adversas. ¿Qué consecuencias tendría en el ecosistema la eliminación de algunas de estas cadenas tróficas? ¿Cuál es la fuente de energía de los organismos productores? Conocemos cómo es la relación del flujo de energía y la materia en el ecosistema 4 EDUCACIÓN SECUNDARIA 1.er grado: Ciencia y Tecnología Lee la siguiente noticia que publicó Radio Programas del Perú el 2 de marzo de 2020 sobre un científico peruano que limpia el lago Titicaca utilizando la tecnología.2 Conocemos cómo es la relación del flujo de energía y la materia en el ecosistema El contenido del presente documento tiene finalidad educativa y pedagógica, formando parte de la estrategia de educación a distancia y gratuita que imparte el Ministerio de Educación. 2 RPP Noticias (2 de marzo del 2020). Conoce a Marino Morikawa, el peruano que limpia el Lago Titicaca. Recuperado de https://bit.ly/33VhN2g (22de setiembre de 2020). Su nueva aventura, como él la llama, fue trabajar con el lago Titicaca. “Nuestro lago se está muriendo día a día. Nuestros niños y niñas tienen que apreciar, como una imagen natural, una contaminación. Eso no debe pasar, es algo injusto”, dijo el biólogo durante el foro de RPP. Este reto se llama “El reto 15 Titicaca”, donde Morikawa y su equipo fueron a las zonas más contaminadas para hacer muestras. En solo 15 días, utilizando el sistema nanotecnológico que es la tecnología utilizada a nivel de átomos o moléculas y sustratos orgánicos de clarificación, lograron entre un 46 % y 77 % de reducción de la carga contaminante, contó.
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