44.2B: Fuentes de energía

La disponibilidad de fuentes de energía y nutrientes afecta la distribución de las especies y su adaptación a hábitats terrestres o acuáticos.

Objetivos de aprendizaje

• Evaluar cómo la disponibilidad energética afecta la distribución de especies dentro de un ecosistema

Puntos Clave

• En los hábitats terrestres, las adaptaciones de las plantas incluyen ciclos de vida que dependen de la disponibilidad de luz; por ejemplo, las especies florecerán o crecerán en diferentes momentos para asegurar que capturan suficiente luz disponible adecuada a sus necesidades.
• En los ecosistemas acuáticos, el crecimiento y distribución de las especies se adaptan para hacer frente a la disponibilidad a veces limitada de luz debido a su absorción por el agua, las plantas, las partículas suspendidas, los microorganismos y la profundidad del agua.
• Las surgencias oceánicas y las pérdidas de balón de primavera y otoño son procesos importantes que regulan la distribución de nutrientes en un ecosistema acuático.
• La disponibilidad de nutrientes está conectada a las necesidades energéticas de los organismos en los ecosistemas acuáticos ya que la energía secuestrada es reutilizada por organismos vivos de los muertos.

Términos Clave

• efímero: duración por un corto periodo de tiempo
• surgencia: el fenómeno oceanográfico que ocurre cuando vientos fuertes, generalmente estacionales, empujan el agua lejos de la costa, trayendo aguas profundas frías y ricas en nutrientes hasta la superficie
• termoclina: una capa dentro de un cuerpo de agua o aire donde la temperatura cambia rápidamente con la profundidad

Disponibilidad de energía y ciclo de nutrientes como factores abióticos

Fuentes de Energía

La energía del sol es capturada por plantas verdes, algas, cianobacterias y protistas fotosintéticos. Estos organismos convierten la energía solar en la energía química que necesitan todos los seres vivos. La disponibilidad de luz puede ser una fuerza abiótica importante que afecta directamente la evolución de las adaptaciones en los fotosintetizadores. Por ejemplo, las plantas en el sotobosque de un bosque templado están sombreadas cuando los árboles que están encima de ellas en el dosel salen completamente a fines de la primavera. No es sorprendente que las plantas del sotobosque tengan adaptaciones para capturar con éxito la luz disponible. Una de esas adaptaciones es el rápido crecimiento de las plantas efímeras primaverales, como la belleza primaveral. Estas flores primaverales logran gran parte de su crecimiento y terminan su ciclo de vida (se reproducen) temprano en la temporada antes de que los árboles en el dosel desarrollen hojas.

Figura\(\PageIndex{1}\): Planta efímera: La belleza primaveral es una efímera planta primaveral que florece a principios de la primavera para evitar competir con árboles forestales más grandes por la luz solar.

En los ecosistemas acuáticos, la disponibilidad de luz puede ser limitada debido a que la luz solar es absorbida por el agua, las plantas, las partículas suspendidas y los microorganismos residentes. Hacia el fondo de un lago, estanque u océano, hay una zona a la que la luz no puede alcanzar. Allí no puede realizarse la fotosíntesis y, como resultado, han evolucionado una serie de adaptaciones que permiten que los seres vivos sobrevivan sin luz. Por ejemplo, las plantas acuáticas tienen tejido fotosintético cerca de la superficie del agua. Las hojas anchas y flotantes de un lirio de agua no pueden sobrevivir sin luz. En ambientes como los respiraderos hidrotermales, algunas bacterias extraen energía de los químicos inorgánicos porque no hay luz para la fotosíntesis.

Ciclo de Nutrientes

La disponibilidad de nutrientes en los sistemas acuáticos es también un aspecto importante de la energía o la fotosíntesis. Muchos organismos se hunden hasta el fondo del océano cuando mueren en aguas abiertas. Cuando esto ocurre, la energía que se encuentra en ese organismo es secuestrada por algún tiempo a menos que ocurra surgencia oceánica. La surgencia del océano es el aumento de las aguas profundas del océano que ocurre cuando los vientos predominantes soplan a lo largo de las aguas superficiales cercanas a A medida que el viento empuja las aguas oceánicas en alta mar, el agua del fondo del océano se mueve hacia arriba para reemplazar esta agua. Como resultado, los nutrientes una vez contenidos en los organismos muertos se vuelven disponibles para su reutilización por otros organismos vivos.

Figura\(\PageIndex{1}\): Upwelling: La surgencia del océano es un proceso importante que recicla los nutrientes y la energía en el océano. A medida que el viento (flechas verdes) empuja mar adentro, hace que el agua del fondo del océano (flechas rojas) se mueva a la superficie, trayendo nutrientes de las profundidades del océano.

En los sistemas de agua dulce, el reciclaje de nutrientes ocurre en respuesta a los cambios de temperatura del aire. Los nutrientes en el fondo de los lagos se reciclan dos veces al año: en la rotación de primavera y otoño, que recicla nutrientes y oxígeno desde el fondo de un ecosistema de agua dulce hasta la parte superior de un cuerpo de agua. Estas pérdidas de balón son causadas por la formación de una termoclina: una capa de agua con una temperatura que es significativamente diferente a la de las capas circundantes. En invierno, la superficie de los lagos que se encuentran en muchas regiones del norte se congela. Sin embargo, el agua bajo el hielo es ligeramente más cálida, mientras que el agua en el fondo del lago es más cálida pero a 4 °C a 5 °C (39.2 °F a 41 °F). El agua es más densa a 4 °C; por lo tanto, el agua más profunda también es la más densa. El agua más profunda es pobre en oxígeno porque la descomposición de material orgánico en el fondo del lago consume oxígeno disponible que no puede ser reemplazado por la difusión de oxígeno en el agua debido a la capa de hielo superficial.

En primavera, las temperaturas del aire aumentan y el hielo superficial se derrite. Cuando la temperatura del agua superficial comienza a alcanzar los 4 °C, el agua se vuelve más pesada y se hunde hasta el fondo. El agua en el fondo del lago, desplazada por las aguas superficiales más pesadas, se eleva hasta la cima. A medida que sube, se llevan consigo los sedimentos y nutrientes del fondo del lago. Durante los meses de verano, el agua del lago se estratifica, o forma capas, con el agua más cálida en la superficie del lago.

A medida que las temperaturas del aire bajan en la caída, la temperatura del agua del lago se enfría a 4 °C; esto provoca una rotación de caída a medida que el agua fría pesada se hunde y desplaza el agua en el fondo. El agua rica en oxígeno en la superficie del lago luego se mueve al fondo del lago, mientras que los nutrientes en el fondo del lago suben a la superficie (). Durante el invierno, el oxígeno en el fondo del lago es utilizado por los descomponedores y otros organismos que requieren oxígeno, como los peces.

Figura\(\PageIndex{1}\): Reciclaje nuriente en sistemas de agua dulce: Las pérdidas de balón de primavera y otoño son procesos importantes en lagos de agua dulce que actúan para mover los nutrientes y el oxígeno en el fondo de los lagos profundos hacia la cima. La rotación ocurre porque el agua tiene una densidad máxima a 4 °C. La temperatura del agua superficial cambia a medida que avanzan las estaciones, lo que hace que el agua más densa se hunda