Las relaciones alimentarias entre los organismos y su medioambiente se clasifican en productores, consumidores y descomponedores. Los productores obtienen energía a través de la fotosíntesis o quimiosíntesis para fabricar materia orgánica, mientras que los consumidores y descomponedores obtienen energía a través de la ingesta de materia orgánica. Estas relaciones forman cadenas y redes tróficas que mueven la materia y energía a través de los ecosistemas, siguiendo la regla general de que

1. TEMA 7
LOS INTERCAMBIOS DE
MATERIA Y ENERGÍA

2. 1: RELACIONES ALIMENTARIAS
- Gran parte de las relaciones que los seres vivos
establecen con su medioambiente tiene como finalidad
obtener la materia y energía que necesitan para su
nutrición. Son las denominadas relaciones alimentarias
o tróficas
- Los organismos de un ecosistema obtienen la materia y
energía de manera muy variada. Pueden agruparse en:
o Productores. Son los organismos autótrofos, como las
plantas, las algas y las bacterias fotosintetizadoras.
Estos organismos fabrican su propia materia orgánica a
partir de materia inorgánica: dióxido de carbono, agua y
sales minerales. Para ello, utilizan energía luminosa
( fotosintéticos) o de reacciones químicas
(quimiosintéticos)

3. o Consumidores. Son organismos heterótrofos que se
alimentan de materia orgánica viva. Existen diversos tipos de
consumidores:
 Herbívoros o consumidores primarios. Son los animales
que se alimentan de los productores.
 Carnívoros o consumidores secundarios. Se alimentan
de animales herbívoros. También puede haber consumidores
terciarios e incluso de cuarto orden.
 Omnívoros. Se alimentan tanto de plantas como de
animales.
o Descomponedores. Son organismos heterótrofos que se
alimentan de detritos (restos de seres vivos) y los transforman
en compuestos inorgánicos. Los hongos y muchas bacterias
son descomponedores.

4. - Algunos animales son detritívoros (lombrices de tierra,
babosas,..), y aunque no logran la transformación completa
de los detritos en materia inorgánica, los preparan para la
acción de los descomponedores.

5. 2: CADENAS Y REDES TRÓFICAS
- Una
cadena trófica o alimentaria está formada por una
serie de organismos ordenados linealmente, de forma que
cada uno de ellos sirve de alimento al que le sigue. Los
eslabones se unen mediante flechas que significan “es
comido por”.
- Todas las cadenas avanzan por una serie de niveles que
se denominan niveles tróficos. Los productores
pertenecen al primer nivel trófico; el segundo nivel trófico y
sucesivos están formados por consumidores. Algunos
consumidores pueden pertenecer a varios niveles tróficos,
según la cadena que se considere.
- Una red trófica es un conjunto de cadenas tróficas
interconectadas que pueden establecerse en un
ecosistema.

6. 3.- FLUJO DE MATERIA Y ENERGÍA EN UN ECOSISTEMA
Los organismos productores captan la energía luminosa del sol y la utilizan
para hacer la fotosíntesis y fabricar compuestos orgánicos, ricos en energía, a
partir de compuestos inorgánicos. Así, la energía luminosa se transforma en
energía química y se almacena en la materia orgánica de los organismos
- Con la materia orgánica fabricada en la fotosíntesis los productores:
o Una parte la degradan en la respiración. La energía que se libera al
degradarse la materia orgánica en la respiración celular se utiliza para el
funcionamiento del organismo y vuelve al medio en forma de calor
o Otra parte constituye los desechos. Son los órganos que mueren, como las
hojas y las ramas viejas, y pasan directamente al nivel de los descomponedores.
o El resto queda almacenada en sus órganos ( aproximadamente un 10%).
Son las hojas, raíces, frutos, etc. Esta materia orgánica es la que puede ser
utilizada por el siguiente nivel trofico, formado por los consumidores primarios o
herbívoros.
-

7. Pero los herbívoros no pueden consumir toda la materia orgánica almacenada
por los productores. Así ocurre, por ejemplo, con muchos troncos o raíces. Esta
materia orgánica pasa directamente a los descomponedores
-Los herbívoros también producen desechos y respiran, por lo que solo una
parte de la materia orgánica almacenada por los por los productores acaba
transformada en materia propia de los herbívoros. Aproximadamente un 10%
puede ponerse a disposición del siguiente nivel trófico: el de los consumidores. Y
así sucede, eslabón tras eslabón
-A esta regla se la conoce como regla del 10% y tiene dos consecuencias.
. La dieta vegetariana es más eficiente energéticamente hablando
. El números de eslabones de una cadena trófica es limitado (no más de 5-6)

8. La materia circula en el ecosistema de forma cíclica, es decir, los compuestos
inorgánicos del medio, transformados en materia orgánica mediante la
fotosíntesis, son finalmente devueltos al medio y pueden volver a ser utilizados por
los productores.
La energía solar, transformada y almacenada por las plantas en la materia
orgánica, es finalmente cedida al medio en forma de calor y no puede ser
reutilizada por los seres vivos. La energía fluye

9. 4.-PARÁMETROS TRÓFICOS
1.- Biomasa es el término que se utiliza para indicar la cantidad de materia orgánica
de la que está formado un individuo, un nivel trófico o el conjunto de un ecosistema.
- La biomasa se mide, por ejemplo, en kilogramos o toneladas de materia
orgánica seca por unidad de superficie (kg/m2 o t/m2) o volumen (kg/m3 o t/m3).
- Otra forma de medir la biomasa es en kilojulios por unidad de superficie (kJ/m2)
o volumen (kJ/m3), ya que en la biomasa se almacena la energía. Una parte de la
energía que pasa a través de un nivel trófico se almacena en los organismos; así,
aumenta la biomasa.
2.- La producción es el incremento de biomasa por unidad de tiempo.
- Hay muchas maneras de medir la producción. Se mide, por ejemplo, en
kilogramos por metro cuadrado y año (kg/m2/año), en toneladas por hectárea y
año (t/ha/año) o en kilojulios por metro cuadrado y año (kJ/m2/año).

10. - La producción se puede referir a un determinado nivel trófico o a todo el
ecosistema:
o La producción primaria bruta (PPB) es la biomasa producida mediante la
fotosíntesis por el nivel de los productores. Se denomina producción primaria
neta (PPN) al incremento de la biomasa de este nivel, y se calcula restando a la
PPB la biomasa que consumen los productores (plantas, algas...) por
respiración.
o La producción secundaria neta (PSN) se refiere al incremento de biomasa
en los diferentes niveles de consumidores. Se calcula restando a la materia
orgánica ingerida la consumida por respiración y la no utilizada o eliminada en
los desechos.
o La producción neta de un ecosistema (PNE) es el incremento de biomasa_
que se acumula en el ecosistema en un período determinado. Es igual a la
biomasa producida por fotosíntesis (PPB) menos la consumida por la respiración
de todos los componentes del ecosistema. PNE = PPB – Respiración.

11. 5.- PIRÁMIDES ECOLÓGICAS
Las pirámides ecológicas se utilizan para representar la forma en la que varían
algunas características de los niveles tróficos, como la producción o la biomasa,
cuando se transfieren de unos niveles a otros.
- Los niveles vienen representados por rectángulos, de modo que el inferior
corresponderá a los organismos poductores y sobre él se irán superponiendo
ordenadamente el resto de los niveles tróficos restantes. Cada rectángulo tendrá
un tamaño proporcional al valor que representa.
Tres tipos de pirámides
1.- Pirámides de producción o de energía: cada nivel representa la cantidad de
energía que almacena ese nivel trófico en un determinado periodo de tiempo. Esa
energía representada será la que está disponible para el siguiente nivel. No puede
darse nunca una pirámide invertida, en estos casos siempre el tamaño de los
niveles es decreciente hacia arriba (regla del 10%).

12. 2 - Pirámides de biomasa: cada nivel representa la cantidad de biomasa____
que almacena ese nivel trófico en un determinado periodo de tiempo. Pueden
aparecer pirámides invertidas, como en los ecosistemas acuáticos, en los que
los productores (fitoplancton) poseen poca biomasa pero tiene una gran
capacidad de reproducción.
3.- Pirámides de población: cada nivel representa la cantidad de individuos__
que hay en ese nivel trofico en un determinado periodo de tiempo. Pueden
aparecer pirámides invertidas, como en el caso de los insectos herbívoros
(consumidores primarios) cuya población es frecuentemente superior que la de
plantas de las que se alimentan.

13. 6.- CICLOS BIGEOQUÍMICOS
- Los elementos químicos que componen la materia viva circulan por la biosfera
formando parte de las diferentes moléculas. Estos elementos se mueven
desde el medio inerte, aire o agua, a través de los seres vivos, para regresar
al medio describiendo los denominados ciclos biogeoquímicos.
a) Ciclo del carbono: El carbono es el elemento químico más importante de la
materia viva, ya que constituye el armazón de todas las moléculas orgánicas.
En el medio inorgánico, el carbono es relativamente abundante. Se encuentra
en las rocas calizas y como dióxido de carbono_ gaseoso. Su recorrido en la
naturaleza puede resumirse así (mira el gráfico de la página 126 del libro de
texto):
- Las plantas, las algas y algunas bacterias, mediante el proceso de la
fotosíntesis, captan el dióxido de carbono atmosférico o el que se
encuentra disuelto en el agua y lo transforman en compuestos orgánicos.
- Este carbono orgánico circula a través de todos los niveles tróficos
mediante la alimentación.

14. Una gran parte del carbono que constituye las moléculas orgánicas se devuelve
al medio como dióxido de carbono mediante la respiración de todos los seres
vivos: productores, consumidores y descomponedores
- Los restos de los organismos que quedan son enterrados por los sedimentos y
se transforman, en condiciones muy especiales y en un proceso extremadamente
lento, en carbón o en petróleo.
o El dióxido de carbono atmosférico aumenta con la combustión de materiales y
con las erupciones volcánicas; aunque una gran parte de las emisiones de CO2
actuales se deben a la quema de combustibles fósiles.
o Si bien los organismos marinos contienen poco del carbono total de la Tierra,
utilizan una parte del carbono que se encuentra disuelto en el agua para construir
sus caparazones y, a su muerte, lo devuelven al suelo

15. b) Ciclo del nitrógeno: El nitrógeno libre (gaseoso) se encuentra presente en
la atmósfera, donde constituye el 78 % de su volumen. En el suelo y en el
agua es un componente escaso y se halla en forma de sales minerales o
de amoniaco. A pesar de que vivimos rodeados de una atmósfera rica en
nitrógeno, son pocos los organismos que pueden utilizar este nitrógeno
gaseoso.
El recorrido del nitrógeno en la naturaleza puede resumirse así (mira el gráfico
de la página 127 del libro de texto):
o Las plantas solo pueden utilizar el nitrógeno que se encuentra en forma de
sales disueltas en el agua. En la fotosíntesis, las plantas incorporan este
nitrógeno y lo utilizan para formar los compuestos nitrogenados, como las
proteínas (1).
o Ciertos organismos, sobre todo bacterias, son capaces de tomar el nitrógeno
atmosférico_ y transformarlo en compuestos que pueden utilizar las plantas.
Algunas de las bacterias fijadoras del nitrógeno atmosférico viven libres
en el suelo; otras viven en simbiosis en las raíces de plantas leguminosas.

16. o Los compuestos orgánicos de nitrógeno, como las proteínas, pasan con el
alimento a los consumidores. Al morir o a través de los excrementos, los
organismos los devuelven al medio (3 y 4).
o El nitrógeno de los detritos es transformado por las bacterias
descomponedoras del suelo, que lo convierten en nitratos (sales minerales de
nitrógeno). Así, puede ser reutilizado de nuevo por los productores. Otras
bacterias destruyen los nitratos del suelo y devuelven el nitrógeno a la atmósfera
o También se puede fijar el nitrógeno atmosférico de forma artificial para fabricar
abonos inorgánicos. Estos abonos contienen nitratos y amoniaco que, una vez
vertidos al suelo, se incorporan al ciclo natural del nitrógeno