Flujo de Energía en Ecosistemas y Cadenas Tróficas

El flujo de energía en los ecosistemas es unidireccional. Disminuye progresivamente porque se degrada en la respiración y se desprende como calor (en el mantenimiento). La energía entrante (solar o alimento) es igual a la energía almacenada (materia orgánica) más la energía saliente (calor). Esta disminución de la energía en las cadenas tróficas limita el número de eslabones tróficos, que suele ser de un máximo de cinco.

Parámetros Tróficos

Los parámetros tróficos evalúan la rentabilidad de un nivel trófico o de un ecosistema completo. Los principales son:

• Biomasa: Representa el «capital» del ecosistema.
• Producción: Representa los «intereses» generados por la biomasa.
• Productividad: Es la tasa de renovación de la biomasa.
• Tiempo de renovación.
• Eficiencia.

Transferencia de Energía entre Eslabones

La regla del 10% indica que la energía que pasa de un eslabón trófico a otro es aproximadamente el 10% de la energía acumulada en él. Este porcentaje no es constante y explica por qué hay un número limitado de eslabones en las cadenas tróficas.

Bioacumulación

La bioacumulación es el proceso de acumulación de sustancias tóxicas (como metales pesados o compuestos orgánicos sintéticos) en los organismos vivos. Estas sustancias se concentran cada vez más a lo largo de la cadena trófica, alcanzando niveles superiores a los del medio ambiente. Los organismos no pueden descomponer ni excretar estas sustancias.

Pirámide de Energía

En la pirámide de energía, la energía acumulada por los descomponedores no se representa debido a la dificultad de medirla. Los niveles tróficos se organizan de la siguiente manera: productores primarios (base), consumidores primarios, consumidores secundarios y consumidores terciarios (cima).

Pirámide Invertida Marina

En los ecosistemas marinos, los productores tienen una alta tasa de renovación (productividad) y un tiempo de renovación breve. Esto permite sostener un eslabón superior con mayor biomasa. En contraste, en los ecosistemas terrestres (como cultivos y bosques), hay más biomasa en los productores, mientras que en los ecosistemas marinos (como el océano), hay más biomasa en los consumidores.

Desarrollo Sostenible

El desarrollo sostenible satisface las necesidades de la generación presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades.

Problemas del Desarrollo Sostenible

El aumento de la población incrementa la demanda de alimentos y bienes materiales, lo que lleva al agotamiento de recursos y a un aumento en la generación de residuos y otros impactos ambientales. La relación se puede resumir así: Impacto = Nº personas x Recursos utilizados x Impacto/unidad de recurso.

Valoración e Identificación de Impactos (Gestión Ambiental)

Para identificar y valorar los impactos ambientales, se utilizan matrices de dos tipos:

1. Matrices de causa-efecto: Relacionan las acciones que causan impactos (columnas) con los elementos del medio susceptibles de ser alterados (filas).
2. Matrices de acción-impacto: Relacionan las acciones que causan impactos (columnas) con los impactos originados en cada factor ambiental (filas).

La valoración suele ser cualitativa, indicando la presencia de un impacto en cada cuadrícula sin evaluarlo numéricamente.

Riesgos Geológicos

Predicción de Desprendimientos y Avalanchas

La predicción temporal de desprendimientos y avalanchas es difícil, pero la predicción espacial es más factible. Se debe detectar la inestabilidad mediante trabajo de campo o de laboratorio (por ejemplo, con fotografías satelitales). Las señales indicadoras incluyen:

• Formas de erosión: huellas, incisiones, grietas.
• Formas de depósito: presencia de derrubios al pie del talud.

Peligrosidad de las Inundaciones

La peligrosidad de las inundaciones depende de:

• Velocidad de la corriente: Determinada por la pendiente.
• Caudal: Varía según la época del año (ver hidrograma).
• Infiltración: Reduce la escorrentía superficial y la severidad de las inundaciones.

Prevención de Inundaciones

• Construcción de diques.
• Aumento de la capacidad del cauce.
• Desvío de cauces.

Causas de las Inundaciones

• Deforestación.
• Cultivos en pendiente.
• Urbanización e impermeabilización.

Soluciones para las Inundaciones

• Reforestación en cabeceras.
• Cultivos según curvas de nivel, en terrazas.
• Gestión sostenible de pastos.

Tectónica de Placas

La superficie terrestre está dividida en placas rígidas que se desplazan sobre material fluido. Existen tres tipos de límites:

• Constructivos (divergentes): Dorsales oceánicas.
• Destructivos (convergentes): Zonas de subducción donde se destruye litosfera oceánica.
• Pasivos (transformantes): Fallas de deslizamiento lateral.

Tipos de Movimiento de las Placas

• Movimiento divergente: Bordes constructivos, dorsales oceánicas.
• Movimiento convergente: Bordes destructivos, zonas de subducción.
• Movimiento de cizalla: Borde pasivo o conservador, falla transformante.

Distribución de los Volcanes

Los volcanes predominan en los límites de placas, especialmente en las zonas de subducción del Cinturón de Fuego del Pacífico y en las dorsales oceánicas. También hay volcanes en zonas intraplaca debido a puntos calientes o fracturas litosféricas.

Partes de un Volcán

• Columna eruptiva: Altura que alcanzan los materiales emitidos.
• Piroclastos.
• Chimenea: Conducto desde la cámara magmática hasta el cráter.
• Cráter: Orificio de salida de la lava (>1 km: caldera).
• Cono volcánico: Montículo formado por los materiales expulsados.
• Colada de lava.

Manifestaciones Volcánicas

• Gases: H₂O (g), CO₂.
• Coladas de lava.
• Piroclastos.

Factores de Riesgo Volcánico

Los factores de riesgo volcánico son: exposición, vulnerabilidad y peligrosidad. Los peligros derivados de los volcanes incluyen tsunamis y movimientos de ladera.

Tipos de Erupciones

• Hawaiano: Nula o escasa peligrosidad.
• Estromboliano: Explosiones frecuentes y poco peligrosas.
• Vulcaniano: Explosividad media.
• Pliniano (o Peleano): Explosiones violentas.

Métodos de Predicción de Erupciones Volcánicas

• Análisis de gases emitidos.
• Registro de temblores y ruidos con sismógrafos.
• Detección de cambios en la topografía del volcán con teodolitos.

Prevención de Erupciones

• Desviar corrientes de lava a zonas deshabitadas.
• Construir túneles para descargar el agua de lagos en los cráteres y evitar lahares.
• Reducir los niveles de los embalses cercanos.

Riesgos Sísmicos

Los riesgos sísmicos pueden tener diversas causas, entre ellas:

Terremoto o seísmo: Vibración de la Tierra producida por la liberación brusca de la energía elástica almacenada en las rocas cuando se rompen tras haber estado sometidas a grandes esfuerzos.

Causas de los Terremotos

Hay tres tipos de fuerzas causales:

• Compresivas: Fallas inversas.
• Distensivas: Fallas normales.
• De cizalla: Fallas de desgarre.

Conceptos Clave en Sismología

• Foco o hipocentro: Zona del interior terrestre desde donde se extiende la energía del terremoto.
• Epicentro: Zona de la superficie terrestre que está en la vertical del foco, donde la magnitud es máxima.
• Ondas sísmicas: Se transmiten deformando las rocas a su paso y son captadas por los sismógrafos.

Tipos de Ondas Sísmicas

• Profundas:
  • P (primarias): Vibración longitudinal.
  • S (secundarias): Vibración transversal.
• Superficiales:
  • R (Rayleigh): Movimiento elíptico (como olas al romper).
  • L (Love): Movimiento horizontal perpendicular a la dirección de propagación.

Medida de los Terremotos

• Magnitud: Valora la peligrosidad. Es la energía liberada e indica el grado de movimiento durante el seísmo. Se mide con la escala de Richter, que valora de 1 a 10 la energía elástica (Es) liberada. Fórmula: Log (Es) = 11,8 + 1,5 · M. La peligrosidad depende de la magnitud y de la duración.
• Intensidad: Valora la vulnerabilidad. Depende del movimiento, el tipo de sustrato, el tipo de construcciones y la densidad de la población. Se mide con la escala de Mercalli.

Daños Causados por los Terremotos

• Daños en edificios (grietas, desplomes).
• Daños en vías de comunicación (dificultades de evacuación).
• Inestabilidad de laderas (deslizamientos, avalanchas, corrimientos).

Predicción de Seísmos

• Cambios de comportamiento de algunos animales.
• Disminución de la velocidad de las ondas P.
• Elevación del suelo.

Contaminación Atmosférica

Hay contaminación del aire cuando en su composición aparecen una o varias sustancias extrañas en cantidades y durante períodos de tiempo que pueden ser nocivos para el hombre, los animales, las plantas o las tierras.

Fuentes de Contaminación

• Volcanes: Compuestos de azufre y partículas.
• Incendios forestales: CO₂, óxidos de nitrógeno, humo, polvo y cenizas.
• Hogares: Calefacciones de carbón, petróleo o gas.
• Transporte: Coches y aviones.

Tipos de Contaminantes

• Sustancias químicas: Contaminantes primarios y secundarios.
• Formas de energía: Radiación ionizante, no ionizante y ruido.

Energías Renovables

• Energía hidroeléctrica: Procede indirectamente del Sol, motor del ciclo del agua. Se captura y transforma la energía potencial del agua que fluye hacia el mar desde las montañas mediante embalses.
• Biomasa: Cualquier tipo de materia orgánica que se puede quemar directamente o transformada en otros combustibles como el biogás.

El Suelo

El perfil del suelo es la estructura en un corte transversal en la que se distinguen capas u horizontes. Un suelo más maduro tiene más capas que un suelo joven o poco desarrollado. No todos los suelos tienen todos los horizontes:

• Horizonte de lixiviado.
• Horizonte de precipitación.
• Fragmentos de roca.
• Roca madre.

Horizonte de lixiviado: Tiene pocas sales, pues las arrastra el agua. En él están las raíces de las plantas. Se subdivide en varios subniveles.

Proceso de Formación de un Suelo

El proceso de formación de un suelo tiene las mismas etapas que la sucesión ecológica de la comunidad que sustenta, y ambos procesos ocurren paralelamente.

Factores que Intervienen en la Formación del Suelo

1. El clima: Condiciona el tipo de meteorización. El balance hídrico entre precipitación y evaporación determina si predomina el lixiviado de iones o el ascenso de sales y formación de costras (caliches). El aumento de la temperatura acelera las reacciones químicas y biológicas.
2. La topografía: La pendiente favorece la erosión y condiciona la orientación al sol.
3. La naturaleza de la roca madre: Determina los componentes minerales presentes.
4. La actividad biológica: La presencia de muchos descomponedores favorece la formación de suelo.
5. El tiempo: La formación del suelo es un proceso lento.

Erosión del Suelo: Consecuencias

• Aterramiento de embalses y su colmatación.
• Agravamiento de inundaciones (mayor arrastre por escorrentía).
• Acumulación de arenales y graveras en vegas fértiles.
• Pérdida de suelo cultivable.

Métodos para Evaluar la Erosión del Suelo

Son aplicables en una zona concreta y permiten conocer la velocidad y la magnitud de la erosión. Se llevan a cabo in situ mediante:

• Clavos o varillas colocados verticalmente.
• Comparando perfiles topográficos en diferentes períodos.
• Evaluando marcas o incisiones en el terreno.

Indicaciones de Erosión

• Reptación o solifluxión.
• Formación de túneles (previos al acarcavamiento).
• Presencia de costras superficiales y manchas claras.

Recuperación de Zonas Erosionadas

• Plantar las especies vegetales de mayor cobertura.
• Fomentar la rotación de cultivos para obtener una productividad alta y sostenible.

Desertización

La desertización es el proceso de degradación ecológica por el cual la tierra productiva pierde parte o la totalidad de su potencial de producción, llevando a la aparición de condiciones desérticas.

Causas de la Desertización

• Prácticas agrícolas y forestales inadecuadas.
• Incendios forestales.

Conceptos Ecológicos

Valencia Ecológica

La valencia ecológica es el rango o intervalo de tolerancia de una especie con respecto a cualquier factor del medio (que actúa como factor limitante).

Nicho Ecológico

El nicho ecológico es el conjunto de circunstancias (relaciones con el medio, conexiones tróficas y funciones ecológicas) que definen el papel de una especie en el ecosistema.

Biodiversidad

La biodiversidad es el número de especies en un ecosistema, considerando de forma ponderada la abundancia relativa de cada especie.

Atmósfera

La atmósfera sirve como filtro protector de la radiación solar y regula la temperatura del planeta.

Capas de la Atmósfera

Troposfera

Contiene el 80% de los gases atmosféricos. La presión atmosférica y la temperatura descienden con la altura, siguiendo el gradiente vertical de temperatura.

Estratosfera

La estratopausa está a 50-60 km. No presenta movimientos verticales de aire y está dispuesta en capas. No hay nubes (excepto las noctilucientes de hielo). La temperatura aumenta con la altura (hasta los 4ºC). Contiene la capa de ozono a unos 15-30 km desde la tropopausa, con un espesor variable (mínimo en los polos).

Mesosfera

La mesopausa está a 80 km. La temperatura disminuye con la altura, hasta -80ºC. El aire tiene muy poca densidad, pero es suficiente para inflamar meteoritos.

Termosfera (Ionosfera)

La termopausa está a 600 km. La temperatura aumenta hasta 1000ºC por la absorción de la radiación. El N₂ y el O₂ están ionizados positivamente, creando un campo magnético, ya que la superficie terrestre tiene carga negativa. Hay un trasiego de cargas (se recarga durante las tormentas). En la ionosfera rebotan las ondas de radio. En las zonas polares se producen auroras boreales por el roce de electrones solares con la ionosfera.

Exosfera

Se extiende hasta unos 800 km, donde la densidad atmosférica es tan baja como en el exterior. El aire es tan tenue que no puede captar la luz solar.

Capa de Ozono

El ozono se forma y se destruye de manera natural:

• Fotólisis por los rayos UV: O₂ + UV → O + O
• Formación del ozono: O + O₂ → O₃ + calor

Estas reacciones están en equilibrio dinámico a más de 30 km de altura, donde llegan más rayos UV.

Movimientos de Convección

Los movimientos de convección se deben a la presión atmosférica. La presión ejercida por la columna de aire atmosférico a nivel del mar es de 1 atm = 760 mm Hg = 1013,3 mb. Varía según la humedad y la temperatura del aire.

• Anticiclones (altas presiones): El aire frío alto baja y sale viento.
• Borrascas (bajas presiones): El aire caliente bajo sube, creando un vacío y entra viento.

Efecto Coriolis

La fuerza de Coriolis es una consecuencia del movimiento de rotación terrestre y de su giro en sentido antihorario (de oeste a este).

Etiquetas: cadenas tróficas, Desarrollo sostenible, ecosistemas, flujo de energía, impacto ambiental