¿Cómo se mueve la materia y la energía por los ecosistemas?

Ya sabes, BIOGEOsférico, que, aunque resulte paradójico, no hay nada más difícil en la biología que definir lo que es la vida. ¡Nada! Intuimos lo que es e intentamos acotarla a través de las características de los seres que consideramos que están vivos pero, aun así, aunque parezca mentira, hay cosas que siguen sin encajar del todo en ese complejísimo mosaico natural. ¡A día de hoy, este sigue siendo uno de los temas pendientes de la biología!

3d small people - complicated questionAhora bien, existe una característica de esas que, mires por dónde la mires, reúne a todo ser vivo de manera innegable y que, por lo tanto, se acerca a la definición de eso que estudia la biología. ¿Se te ocurre, BIOGEOsférico? Esta característica que cumplen todos los seres vivos es la siguiente:

¡Todos los seres vivos necesitan energía para llevar a cabo sus funciones!

¿A que ya lo sabías? ¡Pues claro! Tú, yo, el perro de tu vecino, los microorganismos que viven en el parque que hay cerca de tu casa o los árboles que crecen allí. ¡Todos necesitamos energía para funcionar! Y me dirás que me equivoco, que no solo los seres vivos necesitan energía para funcionar, que la pantalla desde la que me lees también la necesita y no está viva… Y te responderé que no es así, que la energía que utilizamos todos los seres vivos no es como la de tu pantalla, que es un tipo especial de energía: ¡hablamos de energía química!

¿Y de dónde obtienen esa energía los seres vivos?

Pues, aunque parezca increíble, esa energía química se acumula en la materia orgánica. ¡Sí, sí, BIOGEOsférico, tal y como lo lees! Esa energía está en las biomoléculas de los seres vivos: en los glúcidos, en las proteínas, en los lípidos y también en los ácidos nucleicos. ¡Allí se encuentra! Para ser más exactos, se acumula en su estructura. Todas estas biomoléculas están formadas por átomos, los “bloques lego” de la materia, y estos átomos se encuentran unidos entre sí a través de enlaces que cuando se rompen, liberan energía química. ¡Así de fácil! Además, junto con esta energía química se libera otro tipo de energía: se libera calor. ¡Por eso tu temperatura es elevada si la comparas con el medio que te rodea! Tu organismo está rompiendo biomoléculas de forma constante para conseguir energía con la que funcionar y, como consecuencia, se libera calor.

Este proceso de rotura (oxidación en términos químicos) de los enlaces de la materia orgánica es un proceso metabólico, catabólico en sentido estricto, y en los seres vivos se puede dar a través de diferentes reacciones químicas. Por ejemplo, seguro que has oído hablar de la respiración celular. Este proceso, que tiene lugar en tus mitocondrias, utiliza una molécula de glucosa (un azúcar) y en presencia de oxígeno consigue romperla, dando lugar a dióxido de carbono, agua y energía, tanto química (para realizar tus funciones) como calorífica (que se pierde en forma de calor).

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Y esta materia orgánica que rompen los seres vivos, ¿de dónde procede?

¡Pues depende, BIOGEOsférico! Depende del organismo del que hablemos.

Por ejemplo, si hablamos de un león, obtendrá la materia orgánica de, por ejemplo, una cebra o una gacela a la que se coma. Si hablamos de ti, obtendrás la materia orgánica de los alimentos que ingieres a lo largo del día. Sea como sea, tanto tú como ese león obtenéis la materia orgánica de otro ser vivo al que os coméis, es decir, entabláis una relación trófica con otro ser vivo. ¡Sois organismos heterótrofos! Y no solo tú y ese león sois heterótrofos, sino que todos los animales lo son, también lo son los hongos y los protozoos y también algunas bacterias.

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Por otro lado, existen organismos que son capaces de fabricar su propia materia orgánica a partir de materia inorgánica, estos son los organismos autótrofos y pueden ser de dos tipos: fotosintéticos y quimiosintéticos.

  • Los organismos fotosintéticos, es decir, los que realizan la fotosíntesis, son capaces de obtener materia orgánica a partir de materia inorgánica: dióxido de carbono y agua. Para ello utilizan  una fuente de energía enorme y externa a los mismos: la luz solar. Es decir, lo que hacen es unir átomos de carbono encerrando energía solar en esos enlaces, en forma de energía química. Dentro de este grupo de organismos nos encontramos con las plantas, las algas y algunas bacterias.

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  • Los organismos quimiosintéticos, los que realizan la quimiosíntesis, son un poco más raritos. Estos lo que hacen es exprimir al máximo la materia inorgánica y extraer la poca energía que existe en la misma, para después transformar materia inorgánica en orgánica. Es algo muy parecido a lo que hacen los fotosintéticos, pero ahora la energía que se necesita para fabricar biomoléculas no proviene del Sol.

¡Bien, BIOGEOsférico! Ahora que sabemos tantísimo, ya estamos preparados para descubrir cómo se mueven la materia y la energía por el ecosistema. Para ello te propongo el siguiente juego: aquí debajo tienes una red trófica, es decir, una representación de quién se come a quién en un ecosistema. ¿Sabrías decirme de donde obtiene la materia y la energía cada organismo de la red?

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¡Fácil, ¿verdad?!

La hierba es un organismo fotosintético, así que obtiene la materia orgánica de materia inorgánica: agua y dióxido de carbono. Su fuente de energía, que no está representada en la red, es la energía solar. ¡Acuérdate de que es esencial para transformar la materia inorgánica en orgánica! Después, usará la materia orgánica que sintetiza para obtener energía química con la que realizará sus funciones.

La cebra es un organismo heterótrofo, obtiene la materia orgánica de la hierba que se come y la energía de la rotura de las biomoléculas que conforman a esta materia orgánica.

El león también obtiene la energía de la oxidación de la materia orgánica que ingiere, pero, en este caso, la materia la obtiene de la cebra y no de la hierba.

Por último tenemos a unos organismos un poco especiales, los hongos y las bacterias, que obtienen la materia orgánica de cualquier otro organismo, para ser más exactos, de los restos de todo organismo (heces, cadáveres). La energía la obtiene al igual que la cebra y el león, de la oxidación de la materia orgánica. Además, son capaces de exprimir al máximo esta materia orgánica, transformándola en su totalidad en materia inorgánica.

¡Como ves, cada organismo obtiene y utiliza la materia y la energía a su manera! Gracias a esto, la ecología clasifica a los organismos de un ecosistema en tres grandes grupos o niveles tróficos:

  • Productores: organismos autótrofos, es decir, que son capaces de sintetizar materia orgánica a partir de materia inorgánica. En este caso la hierba.
  • Consumidores: organismos heterótrofos que ingieren materia orgánica porque no son capaces de producirla, es decir, se alimentan de otros seres vivos. En este caso la cebra y el león. ¡Tú, BIOGEOsférico, también eres un consumidor!
  • Descomponedores: también se alimentan de otros seres vivos, de su materia orgánica, pero son capaces de transformarla en materia inorgánica que podrá volver a ser usada por los productores. En este caso son los hongos y las bacterias.

Y así, BIOGEOsférico, se describe el ciclo de la materia de los ecosistemas.

Materia

Los productores fabrican materia orgánica a partir de materia inorgánica a través del proceso de la fotosíntesis, haciendo uso de la energía solar. Esta materia pasa a los consumidores a través de las relaciones tróficas. Por último, toda la materia orgánica llega en forma de desechos o cadáveres a los descomponedores, que la vuelven a transfomar en materia inorgánica que puede ser reutilizada por los productores. ¡La materia no es ilimitada, se recicla, se mueve describiendo un ciclo en el ecosistema!

¿Y qué pasa con la energía?

La energía no se recicla, BIOGEOsférico, la energía fluye por el ecosistema. Así que, se habla de flujo de energía del ecosistema.

Energia

La energía entra en el ecosistema en forma de energía solar que los productores logran almacenar en la materia orgánica, en forma de energía química. Esta energía es utilizada por todos los organismos para realizar sus funciones y gran parte de ella se pierde en forma de calor, de manera que, a medida que pasa por los diferentes niveles tróficos, es cada vez menor. No va desapareciendo BIOGEOsférico, se va transformando: de solar a química y de química a calorífica, nada más.

¡La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma!

Increíble, ¿verdad? El Sol, nuestra estrella, es también el motor de nuestra existencia. ¡La naturaleza siempre es así de bonita y compleja! ¡Siempre es así de reflexiva y lógica! ¡La naturaleza siempre es preciosa!

REFERENCIAS Y ENLACES DE INTERÉS

Panadero, J.E., García, A. y Fuentes, M.R. (2016). Biología y Geología. 4ºESO. Madrid: Bruño

López García, M., Merino Redondo, R. y Sanz Esteban, M. (2016). Biología y Geología. 4º ESO. Madrid: Oxford University Press España

Margalef, R. (1998). Ecología. Barcelona: Ediciones Omega.

Torres Mª.D.; Argüello J.; Celis J; et al. (2016). Biología y Geología. 4º ESO. Vicens Vivens.

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