Flux de Matèria i Energia en Ecosistemes: Cicles Biogeoquímics Essencials

Matèria i Energia en els Ecosistemes

La font de matèria en els ecosistemes són els elements químics i les molècules inorgàniques del medi abiòtic, que es transformen en molècules orgàniques pels éssers vius. Els elements químics es reutilitzen constantment.

La font d'energia és l'energia lumínica del sol, que es transforma en energia química aprofitable pels éssers vius. L'energia es transfereix entre els components de l'ecosistema, però no és reutilitzable.

Cicle de la Matèria

El cicle de la matèria és tancat (no es perd matèria ni se'n rep de l'exterior) i els elements químics s'utilitzen una vegada i una altra mitjançant transformacions químiques:

1. Els components inorgànics presents en el medi són transformats en matèria orgànica pels organismes autòtrofs.
2. Els herbívors (heteròtrofs) obtenen la matèria alimentant-se de plantes.
3. Els carnívors (heteròtrofs) obtenen la matèria alimentant-se d'animals.
4. Els bacteris i els fongs transformen la matèria orgànica en compostos inorgànics i els tornen al medi.
5. Els compostos inorgànics són reutilitzats pels autòtrofs i el cicle es tanca.

Flux de l'Energia

El flux de l'energia és unidireccional: l'energia procedent del sol entra en l'ecosistema i es transfereix entre els diversos organismes vius. Aquests l'empren per a fer les seves funcions vitals, i després no es pot tornar a utilitzar. La matèria inorgànica es transforma en orgànica.

El sol proporciona energia (ATP) als vegetals, que la transformen en energia química. Els consumidors primaris s'alimenten d'ells i l'energia es transfereix. Els consumidors secundaris s'alimenten dels primaris, i l'energia (aproximadament un 10%) es transfereix, amb pèrdua en forma de calor. Quan moren, els descomponedors actuen, alliberant CO2 i sals minerals que són reutilitzats pels vegetals.

Els Cicles Biogeoquímics

Els cicles biogeoquímics són els moviments dels elements químics en la natura, en els quals participen tant la matèria viva com la inerta.

Cicle del Carboni

• Els organismes autòtrofs, com les plantes i les algues, utilitzen CO2 atmosfèric per a fabricar molècules orgàniques mitjançant la fotosíntesi.
• Els animals prenen el carboni en forma de matèria orgànica, que passa d'uns a altres.
• El carboni es retorna a l'atmosfera com a CO2 a través de la respiració de tots els éssers vius implicats en el cicle.
• Els residus de la matèria orgànica en descomposició són utilitzats per bacteris i fongs.
• Part del carboni dels residus orgànics pot quedar immobilitzat durant milions d'anys en forma de combustible fòssil (carbó i petroli) o de roques carbonatades (calcària).

Cicle del Nitrogen

• El nitrogen atmosfèric, encara que és molt abundant, no pot ser utilitzat directament per les plantes.
• Només els bacteris fixadors del nitrogen són capaços d'utilitzar-lo i transformar-lo en nitrats assimilables pels vegetals.
• Els descomponedors converteixen els compostos nitrogenats de la matèria orgànica en amoni. Posteriorment, els bacteris nitrificants transformen l'amoni en nitrats, molècules assimilables pels organismes autòtrofs.
• Part del nitrogen es retorna a l'atmosfera gràcies a l'acció dels bacteris desnitrificants.

Cicle del Fòsfor

• El fòsfor no forma compostos volàtils, de manera que l'atmosfera no participa en aquest cicle.
• Els organismes autòtrofs el prenen en forma de fosfats procedents de la meteorització de les roques fosfatades.
• La descomposició de la matèria orgànica allibera fosfats que poden utilitzar les plantes directament, o bé ser arrossegats fins al mar.
• Els organismes marins transfereixen el fosfat entre si, i els ocells marins el tornen a la terra a través dels seus excrements (el guano).

Cicle del Sofre

• Els organismes autòtrofs obtenen el sofre en forma de sulfats.
• El sofre s'incorpora a les molècules orgàniques i es transfereix a altres éssers vius.
• El sofre que contenen les restes orgàniques en descomposició s'allibera en forma d'H2S i l'oxiden els bacteris del sofre, que el tornen a transformar en sulfats o l'expulsen a l'atmosfera en forma de SO2.
• També pot passar a l'atmosfera en forma de SO2 a través de les erupcions volcàniques.
• El SO2 atmosfèric es retorna als ecosistemes mitjançant la precipitació.