Circulación de Materia y Energía en los Ecosistemas: Ciclos Biogeoquímicos del Carbono y Nitrógeno

Circulación de Materia y Energía en los Ecosistemas

Las relaciones tróficas que se establecen en un ecosistema permiten que se produzca una transferencia de materia y energía entre los distintos niveles. Estas relaciones pueden ser expresadas mediante pirámides, en las que cada piso representa un nivel trófico.

• El tamaño de cada piso representa la cantidad de materia orgánica de cada nivel trófico.
• El tamaño de los pisos disminuye al ascender.
• Los individuos de un nivel dependen de los de niveles inferiores para sobrevivir.

Flujo de Energía

• Parte de la energía solar que llega a la superficie del planeta es aprovechada por los seres vivos. Esta energía entra en los ecosistemas a través de los organismos productores, que la emplean para transformar la materia inorgánica en orgánica.
• Los organismos heterótrofos obtienen la energía de esta materia orgánica y la emplean para realizar sus funciones vitales.
• En cada nivel trófico se pierde energía, ya que esta se disipa en forma de calor. De esta forma, en cada nivel trófico la energía disponible es menor que en el nivel anterior.

El Ciclo de la Materia

1. La circulación de la materia en los ecosistemas comienza cuando los organismos, a través de la fotosíntesis, incorporan a su organismo la materia inorgánica del suelo y aire, transformándola en materia orgánica.
2. Esta materia pasa a los herbívoros cuando consumen a los productores.
3. De los herbívoros pasa a los carnívoros.
4. En cada nivel, la materia que no es consumida es descompuesta, permitiendo que vuelva al suelo o al aire, y de esta forma se forma un ciclo.

El flujo de energía en los sistemas es lineal, mientras que el de materia es cíclico.

El recorrido que sigue un determinado elemento químico en la naturaleza se denomina ciclo biogeoquímico.

En un ciclo biogeoquímico, los elementos se incorporan a los seres vivos a través de la alimentación. Luego, volverán a formar parte de la materia inorgánica a través de los descomponedores. Esto supone que los elementos químicos circulan a través de las diferentes capas de la Tierra: biosfera, geosfera, hidrosfera y atmósfera.

Ciclo del Carbono

El carbono es el elemento más abundante en la materia orgánica. También se encuentra en los combustibles fósiles y en las rocas carbonatadas.

• El carbono se encuentra en la atmósfera y disuelto en el agua como CO₂, y es incorporado por los organismos autótrofos a la materia orgánica mediante la fotosíntesis.
• Los organismos autótrofos y heterótrofos oxidan la materia orgánica para obtener energía, produciéndose CO₂ que vuelve a la atmósfera mediante la respiración.
• Los descomponedores degradan la materia orgánica de los organismos muertos y forman CO₂, que también se incorpora a la atmósfera.

Ciclo del Nitrógeno

Es imprescindible como componente de las proteínas y los ácidos nucleicos.

• El nitrógeno de la atmósfera solo puede ser captado por un grupo de bacterias fijadoras de N₂, que lo transforman en compuestos inorgánicos, como los nitratos, que pueden ser absorbidos por las plantas.
• Las plantas lo incorporan a compuestos orgánicos mediante la fotosíntesis, y así pasa a los organismos heterótrofos.
• El nitrógeno vuelve a la atmósfera mediante la acción de las bacterias desnitrificantes sobre los restos de organismos muertos. Los seres vivos también excretan compuestos de nitrógeno que se convierten en nitratos por la acción de los descomponedores.