Energía en los ecosistemas

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ENERGIA DE LOS ECOSITEMAS: Se define como energía a la capacidad de realizar trabajo; su unidad de medida en el sistema internacional de medidas es el Joule.
La energía se manifiesta de muchas formas en la naturaleza como por ejemplo en forma de calor, movimiento, enlaces químicos, entre otras. Existe una ley muy importante en Termodinámica, ciencia que estudia la energía y sus transformaciones, y es la siguiente: "La energía no se crea ni se destruye sólo puede transformarse o transferirse". Para ilustrar mejor este concepto observemos: una persona toma energía a partir de los alimentos (energía química), la utiliza para generar calor (energía calórica) y tejidos corporales (energía química). A continuación veremos cómo estos conceptos aparentemente físicos pueden ser aplicados a los ecosistemas.
¿De dónde viene la energía que recibimos en la tierra?
La luz solar es la fuente de energía que alimenta el planeta tierra; la circulación de los vientos y las corrientes en los océanos son generados por aquella. Sin embargo, no todos los organismos pueden aprovecharla directamente, solamente lo hacen los productores primarios, capaces de realizar fotosíntesis.
MEDICIÓN DE LA ENERGIA EN EL ECOSISTEMA
Biomasa es el termino que se utiliza para indicar la cantidad de materia orgánica de la que está formado un individuo, un nivel trófico o el conjunto de unecosistema.
La biomasa se mide en gr, kg o tiempo de materia orgánica seca por unidad de superficie o volumen. Otra forma de medir la biomasa es en kilojulios por unidad de superficie o volumen.Producción es el incremento de biomasa por unidad de tiempo. Hay muchas maneras de medir la producción se puede referir a un nivel concreto o a todo en ecosistema.

ImagenProducción Primaria Neta (PPN), se refiere al incremento de biomasa de los productores Producción Primaria Bruta (PPB) la que consumen las plantas por respiración.
ImagenProducción Secundaria Neta (PSN), se refiere al incremento de biomasa en los diferentes niveles de consumidores.
ImagenProducción Neta de un Ecosistema (PNE) es el incremento de biomasa que se acumula en el ecosistema en un periodo determinado.
PNE = Fotosíntesis - Respiración

MATERIA Y ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS
Todos los seres vivos necesitan materia y energía para llevar a cabo sus funciones vitales. Toda la energía utilizada por los seres vivos proviene del Sol, está energía es consumida y ya no volverá a ser utilizada por los seres vivos, por eso se dice que la energía que atraviesa un ecosistema es unidireccional, es decir, fluye en una sola dirección. La materia orgánica procedente de restos y cadáveres de seres vivos es transformada por algunos microorganismos en materia inorgánica. Esta materia es consumida por los seres autótrofos y heterótrofos. A su vez, cuando estos mueren, sus restos son de nuevo transformados en materia inorgánica, es por ello, que la materia constituye un ciclo cerrado en el ecosistema.
CICLO DE ENERGÍA
EL FLUJO DE LA ENERGIA EN EL ECOSISTEMA
La energía es la fuerza vital de nuestra sociedad, de ella dependen la iluminación de interiores y exteriores, el calentamiento y refrigeración de nuestras casas, el transporte de personas y mecánica, la obtención de alimento y su preparación, el funcionamiento de las fabricas, entre otras.

En tal sentido, definimos la energía es la capacidad de realizar un trabajo y el comportamiento de la misma la describen las leyes de la termodinámica, que son dos:

Imagen1ra. Ley CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA, dice que la energía puede transformarse de una clase en otra, pero no puede destruirse, la energía ni se crea ni se destruye sólo se transforma, no existe ni ganancia ni pérdida de energía, en la naturaleza todo cuesta algo cuando paso de un tipo de energía a otro hay cambios pero no pérdidas. Por ejemplo, la energía de la luz se transforma en materia orgánica (leña), que a su vez se transforma en calor (fuego) y luz; el calor se puede transformar en energía de movimiento (máquinas a vapor); ésta en luz (dinamo que produce electricidad), y así sucesivamente.

La energía potencial se transforma en energía cinética para realizar un trabajo. Un sistema altamente activo tendrá una tasa de respiración más alta que el que no lo tenga. Cualquier proceso requiere un aporte de energía externa para producir un trabajo y un desprendimiento de energía en forma de calor.

La energía que procede del Sol obedece a la primera Ley de la Termodinámica: la cadena alimenticia constituye un ejemplo preciso de la primera Ley de la Termodinámica porque muestra el flujo de energía a través de los diferentes niveles tróficos.

Alteraciones físicas del agua
 
Alteraciones físicas Características y contaminación que indica
ColorEl agua no contaminada suele tener ligeros colores rojizos, pardos, amarillentos o verdosos debido, principalmente, a los compuestos húmicos, férricos o los pigmentos verdes de las algas que contienen..

Las aguas contaminadas pueden tener muy diversos colores pero, en general, no se pueden establecer relaciones claras entre el color y el tipo de contaminación

Olor y saborCompuestos químicos presentes en el agua como los fenoles, diversos hidrocarburos, cloro, materias orgánicas en descomposición o esencias liberadas por diferentes algas u hongos pueden dar olores y sabores muy fuertes al agua, aunque estén en muy pequeñas concentraciones. Las sales o los minerales dan sabores salados o metálicos, en ocasiones sin ningún olor.
TemperaturaEl aumento de temperatura disminuye la solubilidad de gases (oxígeno) y aumenta, en general, la de las sales. Aumenta la velocidad de las reacciones del metabolismo, acelerando la putrefacción. La temperatura óptima del agua para beber está entre 10 y 14ºC.

Las centrales nucleares, térmicas y otras industrias contribuyen a la contaminación térmica de las aguas, a veces de forma importante.

Materiales en suspensiónPartículas como arcillas, limo y otras, aunque no lleguen a estar disueltas, son arrastradas por el agua de dos maneras: en suspensión estable (disoluciones coloidales); o en suspensión que sólo dura mientras el movimiento del agua las arrastra. Las suspendidas coloidalmente sólo precipitarán después de haber sufrido coagulación o floculación (reunión de varias partículas)
RadiactividadLas aguas naturales tienen unos valores de radiactividad, debidos sobre todo a isotopos del K. Algunas actividades humanas pueden contaminar el agua con isótopos radiactivos.
EspumasLos detergentes producen espumas y añaden fosfato al agua (eutrofización). Disminuyen mucho el poder autodepurador de los ríos al dificultar la actividad bacteriana. También interfieren en los procesos de floculación y sedimentación en las estaciones depuradoras.
Conductividad El agua pura tiene una conductividad eléctrica muy baja. El agua natural tiene iones en disolución y su conductividad es mayor y proporcional a la cantidad y características de esos electrolitos. Por esto se usan los valores de conductividad como índice aproximado de concentración de solutos. Como la temperatura modifica la conductividad las medidas se deben hacer a 20ºC

Alteraciones químicas del agua
 

Alteraciones químicasContaminación que indica
pH Las aguas naturales pueden tener pH ácidos por el CO2 disuelto desde la atmósfera o proveniente de los seres vivos; por ácido sulfúrico procedente de algunos minerales, por ácidos húmicos disueltos del mantillo del suelo. La principal substancia básica en el agua natural es el carbonato cálcico que puede reaccionar con el CO2 formndo un sistema tampón carbonato/bicarbonato.

Las aguas contaminadas con vertidos mineros o industriales pueden tener pH muy ácido. El pH tiene una gran influencia en los procesos químicos que tienen lugar en el agua, actuación de los floculantes, tratamientos de depuración, etc.

Oxígeno disuelto ODLas aguas superficiales limpias suelen estar saturadas de oxígeno, lo que es fundamental para la vida. Si el nivel de oxígeno disuelto es bajo indica contaminación con materia orgánica, septicización, mala calidad del agua e incapacidad para mantener determinadas formas de vida. 
Materia orgánica biodegradable: Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5)DBO5 es la cantidad de oxígeno disuelto requerido por los microorganismos para la oxidación aerobia de la materia orgánica biodegradable presente en el agua. Se mide a los cinco días. Su valor da idea de la calidad del agua desde el punto de vista de la materia orgánica presente y permite prever cuanto oxígeno será necesario para la depuración de esas aguas e ir comprobando cual está siendo la eficacia del tratamiento depurador en una planta.
Materiales oxidables: Demanda Química de Oxígeno (DQO)Es la cantidad de oxígeno que se necesita para oxidar los materiales contenidos en el agua con un oxidante químico (normalmente dicromato potásico en medio ácido). Se determina en tres horas y, en la mayoría de los casos, guarda una buena relación con la DBO por lo que es de gran utilidad al no necesitar los cinco días de la DBO. Sin embargo la DQO no diferencia entre materia biodegradable y el resto y no suministra información sobre la velocidad de degradación en condiciones naturales.
Nitrógeno totalVarios compuestos de nitrógeno son nutrientes esenciales. Su presencia en las aguas en exceso es causa de eutrofización.

El nitrógeno se presenta en muy diferentes formas químicas en las aguas naturales y contaminadas. En los análisis habituales se suele determinar el NTK (nitrógeno total Kendahl) que incluye el nitrógeno orgánico y el amoniacal. El contenido en nitratos y nitritos se da por separado.

Fósforo totalEl fósforo, como el nitrógenos, es nutriente esencial para la vida. Su exceso en el agua provoca eutrofización.

El fósforo total incluye distintos compuestos como diversos ortofosfatos, polifosfatos y fósforo orgánico. La determinación se hace convirtiendo todos ellos en ortofosfatos que son los que se determinan por análisis químico.

Aniones:
cloruros 

nitratos

nitritos

fosfatos

sulfuros

cianuros

fluoruros

indican salinidad

indican contaminación agrícola 

indican actividad bacteriólogica

indican detergentes y fertilizantes

indican acción bacteriológica anaerobia (aguas negras, etc.)

indican contaminación de origen industrial

en algunos casos se añaden al agua para la prevención de las caries, aunque es una práctica muy discutida.

Cationes:
sodio

calcio y magnesio

amonio

metales pesados


indica salinidad

están relacionados con la dureza del agua

contaminación con fertilizantes y heces

de efectos muy nocivos; se bioacumulan en la cadena trófica; (se estudian con detalle en el capítulo correspondiente)

Compuestos orgánicosLos aceites y grasas procedentes de restos de alimentos o de procesos industriales (automóviles, lubricantes, etc.) son difíciles de metabolizar por las bacterias y flotan formando películas en el agua que dañan a los seres vivos.

Los fenoles pueden estar en el agua como resultado de contaminación industrial y cuando reaccionan con el cloro que se añade como desinfectante forman clorofenoles que son un serio problema porque dan al agua muy mal olor y sabor.

La contaminación con pesticidas, petróleo y otros hidrocarburos se estudia con detalle en los capítulos correspondientes.

Alteraciones biológicas del agua
 

Alteraciones biológicas del aguaContaminación que indican
Bacterias coliformesDesechos fecales
VirusDesechos fecales y restos orgánicos
Animales, plantas, microorganismos diversosEutrofización


Cuadro de enfermedades por patógenos contaminantes de las aguas
 

Tipo de 

microorganismo

EnfermedadSíntomas
BacteriasCóleraDiarreas y vómitos intensos. Deshidratación. Frecuentemente es mortal si no se trata adecuadamente
BacteriasTifus Fiebres. Diarreas y vómitos. Inflamación del bazo y del intestino. 
BacteriasDisenteríaDiarrea. Raramente es mortal en adultos, pero produce la muerte de muchos niños en países poco desarrollados
BacteriasGastroenteritisNáuseas y vómitos. Dolor en el digestivo. Poco riesgo de muerte
VirusHepatitisInflamación del hígado e ictericia. Puede causar daños permanentes en el hígado
VirusPoliomelitisDolores musculares intensos. Debilidad. Temblores. Parálisis. Puede ser mortal
ProtozoosDisentería amebianaDiarrea severa, escalofríos y fiebre. Puede ser grave si no se trata
GusanosEsquistosomiasisAnemia y fatiga continuas