El flujo de energía
El
flujo de energía es la cantidad de energía que se mueve a través de la cadena
alimenticia.
La
fuente principal de energía para un ecosistema es el sol, y el flujo de energía
de un nivel trófico al nivel trófico próximo se realiza con una pérdida de energía en forma de calor hacia el entorno. Esto se
debe porque cada organismo debe usar
algo de energía de la que recibe de otros organismos para poder sobrevivir y el
consumidor superior de una cadena alimenticia será el organismo que recibe la
menor cantidad de energía.
Es
por esta razón, que un ecosistema no puede ser autoabastecido de energía en el
corto plazo y que los procesos naturales son irreversibles en cuanto al flujo
de energía, es decir el flujo de energía sigue una sola dirección en el
ecosistema.
Enunciado
de Kelvin - Planck
El enunciado de Kelvin-Planck del segundo
principio de la termodinámica es el siguiente: Es imposible construir una
máquina que, operando ciclicamente, produzca como único efecto la extracción de
calor de un foco y la realización de una cantidad equivalente de trabajo. Este
enunciado afirma la imposibilidad de construir una máquina que convierta todo
el calor en trabajo. Es decir,
no es posible un proceso que convierta todo
el calor absorbido en trabajo.
Es
decir, el segundo principio de la termodinámica (segunda ley), indica que al
pasar de una forma de energía a otra, una parte de esa energía se pierde en
forma de calor. por lo tanto, cualquier cambio de una forma de energía a otra se produce una pérdida
de calor
Ojo: Los seres vivos corresponden a sistemas
termodinámicos de tipo abierto.
Los
seres vivos intercambiar materia y energía con el entorno, por lo tanto,
necesitan continuamente del aporte de energía y materia para mantener su
estructura y organización.
CLASIFICACIÓN DE LOS ORGANISMOS SEGÚN
FUENTE DE ENERGÍA Y CARBONO
Atendiendo a la fuente de energía o materia
(carbono) usada por los organismos se puede hacer una clasificación: FOTÓTROFOS
y QUIMIÓTROFOS
1.
FOTÓTROFOS: La energía proviene del sol.
a.- Autótrofos.- La nutrición
autótrofa es la capacidad de ciertos organismos de sintetizar todas las
sustancias esenciales para su metabolismo a partir de sustancias inorgánicas,
de manera que para su nutrición no necesitan de otros seres vivos.
Los
organismos autótrofos producen su masa celular y materia orgánica a partir del
dióxido de carbono, que es inorgánico, como única fuente de carbono, usando la
luz o sustancias químicas como fuente de energía
Verbi gratia: las plantas
b.- Heterótrofos.- Obtienen la energía rompiendo las moléculas de los
seres autótrofos. Los seres heterótrofos, como los animales, los hongos y la
mayoría de bacterias y protozoos, dependen de los autótrofos, ya que aprovechan
la materia que estos contienen para fabricar moléculas orgánicas complejas.
Verbi gratia: bacterias verdes o púrpuras.
2.- QUIMIÓTROFOS: La energía proviene de compuestos químicos, por tanto son todos heterótrofos.
a.- Litótrofos: Cuando la energía proviene de compuestos inorgánicos
(ej bacterias del hidrógeno)
Los Compuestos químicos son sustancias que están formadas por un mínimo de 2 elementos que han reaccionado entre si para dar otra sustancia diferente a los elementos iniciales (al juntarlos se formó una reacción química y se transforman en el compuesto).
Los compuestos químicos se
dividen en dos grupos: orgánicos
e inorgánicos y son la base de la
química, por este motivo, es muy importante saber diferenciar entre unos y otros
Los compuestos
inorgánicos tienen altos puntos de fusión y de
ebullición, debido a su ENLACE IÓNICO (átomo metálico y no metálico) o covalentes. El enlace iónico
es fuerte y estructurado. Hay ciertos compuestos inorgánicos
que contienen carbono y se consideran como inorgánicos, dado que no contienen
enlaces carbono-carbono y que sus propiedades son semejantes a este tipo de
compuestos, entre los cuales está el monóxido de carbono (CO) y el dióxido de
carbono (CO2).
El
anhídrido carbónico, el cual se encuentra en la atmósfera en estado gaseoso y
los seres vivos lo eliminan hacia ella a través de la respiración. El CO2 es
ocupado por los vegetales en el proceso de fotosíntesis para fabricar glucosa.
Ejemplos de
compuestos inorgánicos
1.
Cloruro
de sodio (NaCl). La sal común de nuestra dieta.
2.
Ácido
clorhídrico (HCl). Uno de los más potentes ácidos conocidos,
es uno de los segregados por el estómago para digerir la comida.
3.
Ácido
fosfórico (H3PO4). Un
ácido reactivo al agua, resistente a la oxidación, evaporación y reducción,
empleado en la industria de las gaseosas.
4.
Ácido
sulfúrico (H2SO4). Uno de
los mayores corrosivos conocidos, es largamente empleado en diversos tipos de
industria y se lo produce en grandes cantidades en el mundo.
5.
Yoduro
de potasio (KI). Esta sal es ampliamente utilizada
en la fotografía y el tratamiento de la radiación.
6.
Dicromato
de potasio (K2Cr2O7). Sal anaranjada, altamente
oxidante, capaz de provocar incendios al entrar en contacto con sustancias
orgánicas.
7.
Cloruro
de plata (AgCl). Muy usado en la electroquímica y en
laboratorios, debido a su bajísima solubilidad en agua, es un sólido
cristalino.
8.
Amoníaco
(NH3). También
llamado azano o gas de amonio, es un gas incoloro rico en nitrógenos de olor
particularmente repulsivo.
9.
Sulfato
cuproso (Cu2SO4). Una
sal insoluble, empleada como desinfectante y colorante de superficies
metálicas.
10.
Óxido
de silicio (SiO2).
Llamado comúnmente sílice, forma el cuarzo y el ópalo, y es uno de los componentes
de la arena.
11.
Sulfato
de hierro (FeSO4). También
conocido como vitriolo verde, melanterita o caparrosa verde, es una sal
azul-verdosa empleada como colorante y como tratamiento de ciertas anemias.
12.
Carbonato
de Calcio (CaCO3). Largamente
empleado como antiácido y en la industria del vidrio y del cemento, es una
sustancia muy abundante en la naturaleza, como rocas o como cáscaras y
exoesqueletos de ciertos animales.
13.
Cal
(CaO). Es óxido de calcio en cualquiera de sus formas, muy
empleado en las mezclas de construcción como conglomerante.
14.
Bicarbonato
de sodio (NaHCO3). Presente
en los extintores de incendios o en muchos productos dietéticos y medicinales,
posee un pH muy alcalino.
15.
Hidróxido
de potasio (KOH). La soda potásica, empleada en la
elaboración de jabones y otros solventes.
16.
Hidróxido
de sodio (NaOH). Llamado soda cáustica o sosa
cáustica, se emplea en la industria del papel, de tejidos y de detergentes y
destapadores de cañerías.
17.
Nitrato
de amonio (NH4NO3). Un
potente fertilizante agrícola.
18.
Silicato
de cobalto (CoSiO3).
Empleado en la elaboración de pigmentos (como el azul cobalto).
19.
Sulfato
de magnesio (MgSO4). Sal
de Epsom o sal inglesa, al añadírsele agua. Tiene múltiples usos médicos, sobre
todo musculares, o como sales de baño.
20.
Cloruro
de bario (BaCl2). Una
sal muy tóxica empleada en pigmentos, tratamientos del acero y fuegos
artificiales.
Fuente:
Enciclopedia de Ejemplos (2017).
"Compuestos Orgánicos e Inorgánicos". Recuperado de: http://www.ejemplos.co/40-ejemplos-de-compuestos-organicos-e-inorganicos/
b.- Organotrofos: Cuando la energía proviene de compuestos orgánicos (ej.
la mayoría de los procariotas y los eucariotas no fototróficos.
Los
compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen carbono, formando
enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno. Aunque existen muchos
compuestos orgánicos iónicos, LA INMENSA MAYORÍA SON
COVALENTES(entre átomos no
metálicos), sus puntos de fusión son relativamente bajos; no son
conductores y en general son solubles en disolventes no polares. En
muchos casos contienen oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, boro, halógenos y
otros elementos.
Los
compuestos orgánicos se caracterizan por su facilidad de combustión, transformándose en
dióxido de carbono y agua y su sensibilidad a la acción de la luz y del calor,
experimentando descomposición o transformación química.
El
enlace covalente es comparativamente más fácil de debilitar por calentamiento,
lo que hace que tengan bajos puntos de fusión y de ebullición
El
número de compuestos de carbono es enorme y sobrepasa con mucho al del conjunto
de los compuestos del resto de los elementos químicos
Ejemplos de
compuestos orgánicos
1.
Metanol
(CH3OH). Conocido como
alcohol de madera o metílico, el alcohol más simple que existe.
2.
Propanona
(C3H6O). La
acetona de uso solvente común, inflamable y transparente, de olor
característico.
3.
Acetileno
(C2H2).
Llamado también etino, es un gas alquino más ligero que el aire e incoloro, muy
inflamable.
4.
Etanoato
de etilo (CH3-COO-C2H5). También
conocido como acetato de etilo o éter de vinagre, utilizado como disolvente.
5.
Formol
(CH20). Empleado como
preservante de materia biológica (muestras, cadáveres), se conoce también como
metanal o formaldehído.
6.
Glicerina
(C3H8O3). Glicerol o propanotriol, es
una sustancia producto intermedio de la fermentación alcohólica
y del procesamiento digestivo de los lípidos.
7.
Glucosa
(C6H12O6). La unidad básica de energía de
los seres vivos, es un azúcar monosacárida.
8.
Etanol
(C2H6O). El
alcohol etílico, presente en las bebidas alcohólicas, fruto de la fermentación
anaeróbica de azúcares con levadura.
9.
Isopropanol
(C3H8O).
Alcohol isopropílico, isómero del propanol, deviene en acetona al oxidarse.
10.
Ácido
acetilsalicílico (C9H8O4). El compuesto activo de las
aspirinas: analgésico, antipirético, antiinflamatorio.
11.
Sacarosa
(C12H22O11). El más común de
los glúcidos:
el azúcar de mesa.
12.
Fructosa
(C6H12O6). El azúcar de las frutas,
mantiene una relación de isomería con la glucosa.
13.
Celulosa
(C6H10O5). Compuesto principal de los
seres vegetales, sirve de estructura en la pared celular vegetal y como reserva
energética.
14.
Nitroglicerina
(C3H5N3O9). Un
potente explosivo, se obtiene mezclando ácido nítrico concentrado, ácido
sulfúrico y glicerina.
15.
Ácido
láctico (C3H6O3). Indispensable en procesos de
energización del cuerpo humano ante bajas concentraciones de oxígeno, la
producción de glucosa vía fermentación láctica.
16.
Benzocaína
(C9H11NO2). Utilizado como anestésico
local, si bien su empleo en infantes tiene efecto segundarios de alta
toxicidad.
17.
Lidocaína
(C14H22N2O). Otro
anestésico, empleado profusamente en la odontología y como anti arrítmico.
18.
Lactosa
(C12H22O11). Formada a
partir de galactosa y glucosa, es el azúcar que da su carga energética a la
leche de los animales.
19.
Cocaína
(C17H21NO4). Un potente
alcaloide derivado de la planta de la coca y sintetizado para producir una
droga ilegal homónima.
20.
Ácido
ascórbico (C6H8O6). Conocido también como la
importante vitamina C de los frutos cítricos.
Fuente: Enciclopedia de Ejemplos (2017). "Compuestos Orgánicos e
Inorgánicos". Recuperado de: http://www.ejemplos.co/40-ejemplos-de-compuestos-organicos-e-inorganicos/
Diferencias
|
Orgánico
|
Inorgánico
|
Enlace
|
Covalente
|
Iónico
|
Estado
a temperatura ambiente
|
Líquido/Gas
|
Sólido
|
Punto
de fusión
|
Bajo
|
Alto
|
Soluble
en agua
|
Suele
se insoluble
|
Soluble
|
Conductibilidad
|
Aislante
|
Conductor
en solución y fundido
|
CLASIFICACIÓN
DE LOS ORGANISMOS SEGÚN FUENTE DE ENERGÍA Y CARBONO
La cadena trófica (cadena alimentaria).- Describe el proceso de transferencia de energía y nutrientes que se establece entre las distintas especies de un ecosistema en relación con su nutrición. Dada esta condición de flujo de energía, la longitud de una cadena no va más allá de consumidor terciario o cuaternario.
Cada nivel de
la cadena trófica se denomina ESLABÓN. Cada eslabón (nivel trófico), obtiene la energía
necesaria para la vida del nivel inmediatamente anterior (la energía fluye a través de la cadena), y el productor la obtiene a través del proceso
de fotosíntesis mediante el cual transforma la energía lumínica en energía
química, gracias al sol, agua y sales minerales. De este modo, la energía fluye
a través de la cadena de forma lineal y ascendente.
Desventajas en caso de
desaparecer un eslabón
1. Cuando un
eslabón desaparece, también desaparecen los eslabones siguientes, porque se
quedan sin alimento y sin la
energía necesaria para sustentarse.
2. Sobre población del nivel inmediatamente anterior, debido a que ya no
existen sus depredadores.
3. Se desequilibrarán los niveles inferiores y los niveles contiguos por
la falta de competencia entre esa especie y la que compone el eslabón
desaparecido.
Pirámide de energía: En teoría, nada limita la cantidad de niveles
tróficos que puede sostener una cadena alimentaria sin embargo, hay un
problema. Solo una parte de la energía almacenada en un nivel trófico pasa al
siguiente nivel. Esto se debe a que los organismos usan gran parte de la
energía que consumen para llevar a cabo sus procesos vitales, como respiración,
movimiento y reproducción. El resto de la energía se libera al medio ambiente
en forma de calor: Solo un 10 % de la energía disponible dentro de un nivel
trófico se transfiere a los organismos del siguiente nivel trófico. Por ejemplo
un décimo de la energía solar captada por la hierba termina almacenada en los
tejidos de las vacas y otros animales que pastan. Y solo un décimo de esa
energía, es decir, 10 % del 10 %, o 1 % en total, se transfiere a las personas
que comen carne de vaca. Por ello cuantos más niveles existan entre el
productor y el consumidor del nivel más alto en el ecosistema, menor será la
energía que quede de la cantidad original. Miller, Kenneth (2004). Biologia. Massachusetts:
Prentice Hall. pp. p.72
Kenneth
R. Miller es un biólogo estadounidense. Miller, que es católico, es
especialmente conocido por su oposición al creacionismo, incluyendo el
movimiento del diseño inteligente. Ha escrito dos libros sobre el tema. El
primero, Finding Darwin's God: A Scientist's Search for Common Ground Between
God and Evolution (Encontrar al Dios de Darwin: Un científico a la búsqueda del
terreno común entre Dios y la Evolución), argumenta que la creencia en la
evolución es compatible con la creencia en Dios. En Only a Theory (Sólo una
teoría), su segundo libro en la materia, explora el diseño inteligente y la
polémica sobre su enseñanza en la educación secundaria en Estados Unidos. En la
actualidad es profesor de Biología de la Universidad Brown, Departamento de
Biología Molecular, Biología Celular y Bioquímica.
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