Capítulo 2: Flujo de Energía y Flujos Biogeoquímicos
Flujo de energia
La Tierra es un sistema abierto con respecto al flujo de energía.
La primera ley de la termodinámica establece que la única fuente de energía en la Tierra es el Sol, ésta solo puede ser transformada.
Tercer principio básico: La tierra es un sistema abierto con respecto al flujo de energía.
Pirámides Ecológicas
Las pirámides ecológicas explican el flujo de energía en las cadenas tróficas, basado en la Segunda Ley de la Termodinámica, que establece que parte de la energía se pierde como calor en cada nivel trófico.
La transferencia de energía varía entre 2% y 30%, dependiendo del ecosistema y las especies.
Tipos de Pirámides Ecológicas:
- Pirámide de energía: Muestra la cantidad de energía transferida en cada nivel.
- Pirámide de biomasa: Representa la cantidad de materia orgánica.
- Pirámide de número de individuos: Indica la cantidad de organismos en cada nivel.
A medida que se asciende en la cadena trófica, la energía, biomasa y el número de individuos disminuyen, debido a la energía perdida en procesos metabólicos.
En la Tierra, 85% de la biomasa corresponde a la vegetación, 10% a la fauna y solo 5% a los humanos.
El porcentaje de luz solar que nos llega a nuestro Planeta Tierra se divide en tres:
10% llega como radiación ultravioleta
45% luz visible
45% es radiación infrarroja
El flujo de energía comienza del Sol, 34% es inmediatamente reflejado por las nubes y del 66% restante 42% calienta la atmósfera y el planeta, 22% evapora el agua y 1% genera vientos, el 1% restante es absorbido por plantas.
Del 100% de la energía solar 99% regresa al espacio.
La radiación solar es la fuente de energía para los procesos biológicos y físicos, condiciona los flujos de energía dentro de los ecosistemas y condiciona la intensidad y frecuencia de los otros elementos del clima.
Ciclos Biogeoquímicos
Su tarea es ciclar las sustancias que renuevan los recursos naturales de la Tierra, la Tierra es un sistema cerrado en cuanto al flujo de la materia, los procesos biogeoquímicos definen la productividad y sustentabilidad de los ecosistemas.
Cuarto principio básico: La tierra es un sistema cerrado con respecto al flujo de materia.
Flujo de la materia
El flujo de la materia en la Tierra es el movimiento de los elementos químicos entre los seres vivos y el ambiente, a través de los ciclos biogeoquímicos.
El flujo de la materia se da en compartimentos globales como la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera, el suelo y los sedimentos.
- Los ciclos biogeoquímicos son circuitos de intercambio de elementos químicos que se repiten continuamente.
- Los átomos se combinan y reorganizan en distintas moléculas, pero no se crea materia nueva.
Tipos de Ciclos Biogeoquímicos
Ciclos Gaseosos
En estos ciclos, los elementos circulan rápidamente a través de la atmósfera, los océanos y los organismos vivos.
Se caracterizan por su velocidad y movilidad, ya que los nutrientes pasan con facilidad entre los seres vivos y el medio ambiente.
🌀 Ciclo del Oxígeno
El oxígeno se libera en la atmósfera mediante la fotosíntesis y es consumido en la respiración celular y la descomposición de materia orgánica.
También interviene en la oxidación de minerales y otros procesos geológicos.
🌿 Ciclo del Carbono
El carbono circula entre la atmósfera, los océanos y los seres vivos. Las plantas absorben CO₂ en la fotosíntesis y lo transfieren a la cadena alimentaria.
Se libera de nuevo a la atmósfera por la respiración, la descomposición y la quema de combustibles fósiles.
🌱 Ciclo del Nitrógeno
El nitrógeno atmosférico es transformado en formas aprovechables por las plantas gracias a bacterias especializadas. Luego, circula por la cadena alimentaria y regresa al suelo a través de excreciones y descomposición, completando el ciclo cuando bacterias lo liberan nuevamente a la atmósfera.
Ciclos Sedimentarios
Aquí, los elementos se reciclan lentamente, ya que se encuentran principalmente en el suelo, las rocas y los minerales.
Su movilidad depende de procesos como la erosión, la sedimentación y la actividad geológica.
🏞️ Ciclo del Fósforo
A diferencia de otros ciclos, el fósforo no tiene una fase gaseosa significativa. Se libera de las rocas por la erosión, es absorbido por las plantas y trasladado a la cadena alimentaria.
Regresa al suelo con la descomposición y puede sedimentarse en cuerpos de agua, formando nuevas rocas fosfatadas.
🌋 Ciclo del Azufre
El azufre proviene de la corteza terrestre y es liberado por volcanes, erosión y actividad humana.
En la atmósfera, puede convertirse en lluvia ácida y ser absorbido por los ecosistemas, circulando entre plantas y animales antes de volver al suelo o al agua.
Ciclo Hidrológico
También conocido como ciclo del agua, es el proceso natural mediante el cual el agua circula entre la atmósfera, la superficie terrestre y los océanos, permitiendo la renovación de este recurso esencial para la vida.
El agua se mueve a través de la evaporación, condensación y precipitación. Se infiltra en el suelo, recarga acuíferos y fluye por los ríos hasta regresar a los océanos.
Los seres vivos participan mediante la transpiración y la respiración.
Regla de Sustentabilidad
Establece que para mantener la sostenibilidad de los ecosistemas, la velocidad de los procesos de reciclado, renovación, purificación, reemplazo y conservación debe ser mayor que la velocidad de los procesos de consumo, extracción, contaminación, destrucción, degradación, fragmentación y abatimiento.
Esto se debe a que los ciclos biogeoquímicos permiten la renovación y conservación de las sustancias, pero si el consumo y la contaminación superan la capacidad de regeneración, los nutrientes se convierten en factores limitantes, afectando la productividad y el equilibrio ecológico.