LEYES DE LA TERMODINAMICA Y LOS ECOSISTEMAS

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LEYES DE LA TERMODINAMICA Y LOS ECOSISTEMAS

La termodinámica es el estudio del comportamiento de la energía calorífica y las formas en que la energía se transforma en calor.

FUNCIONAMIENTO DE UN ECOSISTEMA

El funcionamiento de todos los ecosistemas es parecido. Todos necesitan una fuente de energía que, fluyendo a través de los distintos componentes del ecosistema mantienen la vida y movilizan el agua, los minerales y otros componentes físicos del ecosistema. La fuente primera y principal de energía es el sol, que permite que se realicen todas las actividades de la vida.

Las moléculas orgánicas (presentes en los seres vivos) han sido construidas a partir de componentes químicos simples, éstos se obtienen del medio en forma de nutrientes.

La energía solar se utiliza y se transforma a través de distintas reacciones químicas y termina convertida en energía calórica que irradia nuevamente al espacio. En tanto los nutrientes químicos se conservan y, aunque cambien su forma y distribución, no se van de la tierra y se regeneran constantemente.

LA TERMODINÁMICA EN EL ECOSISTEMA

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Esto determina que la cantidad disponible para el organismo heterótrofo del último nivel trófico de la cadena de transferencia, sea menor en comparación a la cantidad de energía de la que disponen los organismos que se ubican en niveles anteriores. Este comportamiento de la energía obedece a las leyes de la termodinámica. La primera de estas es la ley de conservación de la energía y la segunda es la ley de la entropía

LEYES DE LA TERMODINÁMICA

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:

 La primera ley dice que la energía puede transformarse de una clase en otra, pero no puede destruirse. 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 del movimiento (máquinas a vapor); ésta en luz (dinamo que produce electricidad), y así sucesivamente.

 La segunda ley dice que al pasar de una forma de energía a otra (energía mecánica a química a calor y viceversa) hay pérdida de energía en forma de calor.

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deduce que un ecosistema no puede ser autoabastecido de energía en el corto plazo y que todos los procesos naturales son irreversibles en cuanto al flujo de energía, es decir, el flujo de energía sigue una sola dirección.

RELACIÓN DE LA TERMODINÁMICA Y LA CADENA TROFICA

Consiste en que la energía solar que llega a la superficie de un ecosistema se aprovecha sólo un 1 % aproximadamente, porque las pérdidas son considerables hasta llegar a la producción primaria. En efecto, sólo el 45% de la luz disponible es absorbible por los orgánulos fotosintéticos; una parte de la radiación potencial es reflejada; otra parte es transmitida por los órganos vegetales, 0 sea, que pasa por ellos, y la energía absorbida es transformada en calor.

En el mismo ecosistema hay pérdida de energía, porque cerca de la mitad de la producción primaria bruta es gastada por los productores en su metabolismo y se pierde como calor, y sólo la otra mitad está disponible para los consumidores como alimento (carbohidratos, celulosa, lignina, grasas, proteínas, etc.).

El movimiento de los materiales es continuo: los diferentes elementos químicos pasan del suelo, el agua o el aire a los organismos y de unos seres vivos a otros, hasta que vuelven - cerrándose el ciclo - al suelo o al agua o al aire. La materia se recicla -en un ciclo cerrado- y la energía pasa - fluye- generando organización en el sistema.

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En la cadena trófica, al pasar de un eslabón a otro, hay más pérdida de energía a través de la respiración y los procesos metabólicos de los individuos, porque el mantener vivo un organismo implica gastar, en forma de calor, parte de la energía captada; las sustancias no digeribles, que son excretadas o regurgitadas y descompuestas por los detritívoros; y la muerte de individuos, que ocasiona pérdidas, pero la energía es devuelta, en parte, por los desintegradores.

La fotosíntesis de las plantas verdes es el proceso fundamental mediante el cual la energía solar es transformada en materia orgánica, que mantiene todas las formas de vida sobre la Tierra

Sin la energía solar no sería posible la vida, y el día en que el Sol cese de producir energía, también se acabará la vida en nuestro planeta indefectiblemente, al menos en forma generalizada. Naturalmente esto sucederá dentro de unos 7000 millones de años

FLUJO DE LA ENERGÍA A TRAVÉS DE LOS ECOSISTEMAS

La vida en la tierra depende de la energía del sol que llega a la superficie terrestre y queda a disposición de los seres vivos.

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Como vimos en Elementos de Ecología, todas las transformaciones de la energía obedecen a las Leyes de la Termodinámica. La segunda ley de la Termodinámica gobierna los patrones de flujo de energía a través de los ecosistemas.

La fotosíntesis y el flujo de la energía

La energía entra a las comunidades por la vía de la fotosíntesis. Esta energía alimenta los procesos del ecosistema.

La tasa o intensidad a la cual las plantas (productores de un ecosistema) capturan y almacenan una cantidad dada de energía se denomina productividad primaria bruta, la que está determinada por la cantidad de agua y temperatura disponibles. Y producción primaria neta es la que queda luego de restar la energía que las plantas usan para su mantenimiento (como respiración, construcción de tejidos y reproducción). Parte de esta energía (la que forma los tejidos vegetales) es consumida por animales herbívoros o usada por otros organismos cuando la planta muere.

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