Los recursos son elementos o componentes del ecosistema que los organismos utilizan para sobrevivir. Se clasifican en bióticos (seres vivos) y abióticos (factores físicos y químicos).

Los ciclos biogeoquímicos son procesos naturales que reciclan elementos esenciales entre los seres vivos y el ambiente. Los tres ciclos fundamentales son: agua, carbono y nitrógeno.

Los ciclos biogeoquímicos mantienen el equilibrio de los ecosistemas al reciclar nutrientes esenciales.

Introducción

Lectura: Recursos bióticos

RECURSOS BIÓTICOS Son todos los seres vivos que forman parte del ecosistema. Se clasifican en tres categorías principales según su función: 1. PRODUCTORES (AUTÓTROFOS) • Organismos: Plantas verdes, algas, cianobacterias • Proceso clave: Fotosíntesis - Ecuación: CO₂ + H₂O + luz → glucosa + O₂ - Capturan energía solar y la convierten en energía química • Importancia: - Base de las cadenas alimenticias - Proveen oxígeno a la atmósfera - Alimento para todos los herbívoros • Aplicaciones humanas: Agricultura, forestería, captura de CO₂ 2. CONSUMIDORES (HETERÓTROFOS) • Herbívoros: Se alimentan de plantas - Ejemplos: Vaca, conejo, saltamontes, elefante - Consumidores primarios en cadenas alimenticias • Carnívoros: Se alimentan de otros animales - Ejemplos: León, águila, serpiente, tiburón - Consumidores secundarios o terciarios • Omnívoros: Dieta mixta (plantas y animales) - Ejemplos: Oso, ser humano, cerdo, mapache - Flexibilidad alimentaria • Importancia: - Ganadería y pesca (alimento humano) - Control natural de poblaciones - Dispersión de semillas - Polinización (abejas, mariposas, colibríes) 3. DESCOMPONEDORES • Organismos: Bacterias y hongos principalmente • Función: Degradan materia orgánica muerta - Hojas caídas, cadáveres, excremento - Transforman moléculas complejas en simples • Productos: Nutrientes minerales que regresan al suelo • Importancia: - Reciclan nutrientes esenciales - Mantienen fertilidad del suelo - Evitan acumulación de materia muerta - Participan en todos los ciclos biogeoquímicos SERVICIOS ECOSISTÉMICOS DE RECURSOS BIÓTICOS • Provisión de alimento: Cultivos agrícolas, ganado, pesca, caza • Materiales: Madera, fibras textiles, pieles, látex • Medicinas: Plantas medicinales, antibióticos de hongos • Polinización: Esencial para 75% de cultivos alimenticios • Control biológico: Depredadores controlan plagas • Purificación: Plantas filtran aire y agua

Quiz: Productores

Quiz: Descomponedores

Reciclan nutrientes al degradar materia orgánica muerta

Lectura: Recursos abióticos

RECURSOS ABIÓTICOS Son los factores físicos y químicos no vivos del ambiente: 1. AGUA • Importancia biológica: - Esencial para todos los seres vivos (50-95% del peso corporal) - Solvente universal: disuelve nutrientes y gases - Regula temperatura corporal (transpiración, sudoración) - Medio de transporte de sustancias en organismos - Reacciones metabólicas ocurren en medio acuoso • Usos humanos: - Consumo directo (hidratación) - Agricultura (riego de cultivos) - Industria (procesos productivos, enfriamiento) - Energía hidroeléctrica - Transporte fluvial y marítimo • Distribución: - 97% agua salada (océanos) - 2% agua dulce congelada (glaciares) - Solo 1% agua dulce líquida accesible 2. AIRE • Composición atmosférica: - 78% Nitrógeno (N₂) - 21% Oxígeno (O₂) - 0.04% Dióxido de carbono (CO₂) - Gases traza (argón, vapor de agua, otros) • Funciones: - Oxígeno: Respiración celular en organismos aerobios - CO₂: Fotosíntesis en plantas - Nitrógeno: Fijación biológica para síntesis de proteínas - Capa de ozono: Protección contra radiación UV • Problemáticas: - Contaminación del aire (partículas, gases tóxicos) - Aumento de CO₂ (efecto invernadero) - Adelgazamiento de capa de ozono (CFC) 3. SUELO • Composición: - 45% Minerales (arena, limo, arcilla) - 25% Aire (en espacios porosos) - 25% Agua (película alrededor de partículas) - 5% Materia orgánica (humus, organismos) • Estructura en horizontes: - Horizonte A (tierra vegetal): Rico en humus, raíces - Horizonte B (subsuelo): Acumulación de minerales lixiviados - Horizonte C (roca madre): Roca parcialmente meteorizada • Funciones: - Soporte físico para plantas - Almacén de nutrientes minerales - Retención y filtrado de agua - Hábitat para organismos edáficos • Amenazas: - Erosión (por viento, agua, deforestación) - Contaminación (pesticidas, metales pesados) - Compactación (maquinaria agrícola) - Desertificación 4. LUZ SOLAR • Fuente primaria de energía: - Captada por fotosíntesis en productores - Base de todas las cadenas alimenticias - Flujo unidireccional (no se recicla) • Funciones: - Fotosíntesis: Producción de glucosa - Regulación de temperatura planetaria - Ciclos circadianos: Ritmos biológicos día-noche - Síntesis de vitamina D en animales • Energía renovable: - Paneles solares: Electricidad - Calentadores solares: Agua caliente - Energía limpia e inagotable 5. MINERALES Y NUTRIENTES • Macronutrientes (grandes cantidades): - Nitrógeno (N): Proteínas, ácidos nucleicos - Fósforo (P): ATP, ADN, membranas - Potasio (K): Regulación osmótica, enzimas - Calcio (Ca): Huesos, señalización celular - Magnesio (Mg): Clorofila, cofactor enzimático - Azufre (S): Aminoácidos, vitaminas • Micronutrientes (trazas): - Hierro (Fe), Zinc (Zn), Cobre (Cu), Manganeso (Mn) - Boro (B), Molibdeno (Mo), Cloro (Cl) • Extracción: - Plantas: Raíces absorben del suelo - Animales: Ingieren plantas o animales - Renovación: Meteorización de rocas (muy lenta)

Quiz: Agua

Quiz: Aire

Aunque algunos recursos son renovables, su tasa de renovación puede ser menor que la tasa de uso humano.

Tabla comparativa

Lectura: Ciclo del agua

CICLO DEL AGUA (CICLO HIDROLÓGICO) Es el proceso de circulación continua del agua entre los diferentes compartimentos del planeta. FASES PRINCIPALES 1. EVAPORACIÓN • Proceso: Agua líquida → vapor de agua • Energía: Calor solar proporciona energía • Fuentes principales: - Océanos (mayor fuente, ~86%) - Lagos y ríos - Suelo húmedo • Tasa: Mayor en zonas cálidas y ventosas Transpiración vegetal: • Plantas liberan vapor por estomas de hojas • Hasta 99% del agua absorbida se transpira • Evapotranspiración: Evaporación + transpiración • Un árbol puede transpirar 400 litros/día 2. CONDENSACIÓN • Proceso: Vapor de agua → gotas líquidas • Causa: Enfriamiento del aire al ascender • Formación de nubes: - Vapor se condensa alrededor de núcleos - Núcleos: Partículas de polvo, sal marina, polen - Millones de gotitas microscópicas forman nubes • Tipos de nubes: - Cúmulos: Algodón, buen tiempo - Estratos: Capas, llovizna - Nimbos: Oscuras, lluvia intensa 3. PRECIPITACIÓN • Proceso: Gotas caen por gravedad • Condición: Gotas alcanzan tamaño crítico (0.5 mm) • Formas: - Lluvia: Gotas líquidas (0°C a 30°C) - Nieve: Cristales de hielo (bajo 0°C) - Granizo: Bolas de hielo (tormentas) - Llovizna: Gotas muy pequeñas • Distribución irregular: - Selvas tropicales: 2000-10,000 mm/año - Desiertos: Menos de 250 mm/año - Factores: Latitud, altitud, corrientes, vientos 4. ESCORRENTÍA • Proceso: Agua fluye sobre la superficie • Trayectoria: Arroyos → ríos → mares • Factores que aumentan escorrentía: - Lluvia intensa - Suelo impermeable o saturado - Pendiente pronunciada - Deforestación (sin vegetación que retenga) • Consecuencias: - Erosión del suelo - Transporte de sedimentos - Inundaciones (en casos extremos) 5. INFILTRACIÓN Y PERCOLACIÓN • Infiltración: Agua penetra en el suelo - Poros entre partículas absorben agua - Vegetación facilita infiltración (raíces) - Suelos arenosos: Alta infiltración - Suelos arcillosos: Baja infiltración • Percolación: Agua desciende a capas profundas - Gravedad mueve agua hacia abajo - Llega a acuíferos subterráneos - Recarga de mantos freáticos - Agua subterránea: Reserva importante RESERVORIOS DE AGUA • Océanos: 97% (agua salada) • Glaciares y casquetes polares: 2% • Agua subterránea: 0.6% • Lagos y ríos: 0.01% • Atmósfera: 0.001% • Biota (organismos): 0.0001% IMPORTANCIA DEL CICLO DEL AGUA • Distribución de agua dulce: Lleva agua a continentes • Regulación climática: Modera temperaturas • Erosión y modelado: Forma paisajes • Recarga de acuíferos: Reservas subterráneas • Soporte de vida: Esencial para todos los ecosistemas • Limpieza natural: Purifica agua al evaporarse ALTERACIONES HUMANAS • Deforestación: Reduce transpiración e infiltración • Urbanización: Superficies impermeables aumentan escorrentía • Extracción excesiva: Agota acuíferos • Contaminación: Degrada calidad del agua • Cambio climático: Altera patrones de precipitación

Quiz: Condensación

Quiz: Evapotranspiración

La suma de evaporación y transpiración de las plantas

Solo la evaporación del agua de océanos y ríos

Quiz: Reservorios

Lectura: Ciclo del carbono

CICLO DEL CARBONO El carbono es el elemento fundamental de todas las moléculas orgánicas (carbohidratos, proteínas, lípidos, ácidos nucleicos). PROCESOS PRINCIPALES 1. FOTOSÍNTESIS (Fijación de carbono) • Organismos: Plantas, algas, cianobacterias • Ecuación: 6CO₂ + 6H₂O + luz → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ (carbono atmosférico → carbono orgánico) • Proceso: - Clorofila captura energía luminosa - CO₂ del aire entra por estomas - Se sintetiza glucosa (almacenamiento de energía) - Se libera O₂ como subproducto • Magnitud: - Fija ~100,000 millones toneladas C/año - Océanos: 50% (fitoplancton) - Bosques: 30% - Otros ecosistemas: 20% • Importancia: - Remueve CO₂ de la atmósfera - Base de producción de biomasa - Produce el oxígeno que respiramos 2. RESPIRACIÓN CELULAR (Liberación de carbono) • Organismos: Todos los aerobios (plantas, animales, hongos, muchas bacterias) • Ecuación: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + energía (ATP) (carbono orgánico → carbono atmosférico) • Proceso: - Glucosa se oxida en mitocondrias - Se libera energía (ATP) para funciones celulares - CO₂ regresa a la atmósfera - Ocurre día y noche, continuamente • Balance: - Plantas: Fotosíntesis > Respiración (ganancia neta de C) - Animales: Solo respiración (liberan C) - Día/noche en plantas: Día fijan C, noche liberan C 3. DESCOMPOSICIÓN • Organismos: Bacterias y hongos descomponedores • Proceso: - Degradan materia orgánica muerta - Hojas caídas, troncos, cadáveres, heces - Liberan CO₂ al suelo y atmósfera - Forman humus (materia orgánica parcialmente descompuesta) • Factores: - Temperatura: Mayor en climas cálidos - Humedad: Necesaria para descomponedores - Oxígeno: Aerobios descomponen más rápido - pH del suelo • Importancia: - Recicla carbono orgánico - Devuelve nutrientes al suelo - Cierra ciclos de materia 4. COMBUSTIÓN • Natural: Incendios forestales - Rayos provocan fuegos - Liberan CO₂ rápidamente - Parte del ciclo natural en algunos ecosistemas • Antropogénica: Quema de combustibles fósiles - Petróleo, carbón, gas natural - Vehículos, industrias, generación eléctrica - Deforestación y quema de biomasa • Problema: - Libera carbono fósil acumulado millones de años - Principal causa de aumento de CO₂ atmosférico - De 280 ppm (preindustrial) a 420 ppm (actual) - Intensifica efecto invernadero 5. FOSILIZACIÓN • Proceso muy lento: Millones de años • Condiciones: - Organismos muertos quedan enterrados - Sin oxígeno (no se descomponen completamente) - Alta presión y temperatura • Productos: - Carbón: De plantas terrestres (bosques pantanosos) - Petróleo: De plancton marino - Gas natural: Descomposición adicional • Almacenamiento: Carbono queda secuestrado por millones de años RESERVORIOS DE CARBONO • Rocas sedimentarias: 80,000,000 Gt (mayor reservorio) • Océanos: 38,000 Gt (disuelto como HCO₃⁻, CO₃²⁻) • Combustibles fósiles: 5,000-10,000 Gt • Suelo y humus: 1,500 Gt • Atmósfera: 800 Gt (como CO₂ gaseoso) • Vegetación terrestre: 560 Gt PROBLEMÁTICA ACTUAL • Aumento de CO₂: - 40% de incremento desde era preindustrial - Principal gas de efecto invernadero • Consecuencias: - Calentamiento global (↑1.1°C desde 1880) - Derretimiento de glaciares - Aumento del nivel del mar - Acidificación oceánica (CO₂ + H₂O → H₂CO₃) - Cambios en patrones climáticos • Soluciones: - Reducir combustibles fósiles - Energías renovables (solar, eólica) - Reforestación (captura de CO₂) - Agricultura sostenible - Eficiencia energética

Quiz: Fotosíntesis

Quiz: Respiración

Quiz: Combustibles fósiles

Intensifica el efecto invernadero y el cambio climático

Lectura: Ciclo del nitrógeno

CICLO DEL NITRÓGENO El nitrógeno constituye 78% de la atmósfera, pero los seres vivos no pueden usar N₂ gaseoso directamente. Debe ser convertido a formas asimilables. PROCESOS DEL CICLO 1. FIJACIÓN DE NITRÓGENO (N₂ → NH₄⁺ o NO₃⁻) Convierte nitrógeno atmosférico inerte en formas químicamente activas: A) Fijación biológica (Mayor contribución, ~60%): • Bacterias simbióticas: - Rhizobium: Vive en nódulos de raíces de leguminosas (frijol, soya, alfalfa, chícharo, trébol) - Relación mutualista: Planta da carbohidratos, bacteria da NH₄⁺ - Cada nódulo contiene millones de bacterias - Enriquecen suelo con nitrógeno • Cianobacterias: - Ambientes acuáticos (mares, lagos, ríos) - Nostoc, Anabaena, Oscillatoria - Fotosintéticas y fijadoras de N₂ • Bacterias de vida libre: - Azotobacter (aerobio en suelos) - Clostridium (anaerobio en suelos) - Menor eficiencia que simbióticas B) Fijación atmosférica (~5-10%): • Rayos durante tormentas • Energía rompe moléculas de N₂ • Forma óxidos de nitrógeno (NOₓ) • Lluvia los arrastra al suelo C) Fijación industrial (~30-40%): • Proceso Haber-Bosch • N₂ + 3H₂ → 2NH₃ (amoníaco) • Requiere alta presión, temperatura, catalizador • Producción de fertilizantes sintéticos • Alto consumo energético (1-2% energía mundial) 2. NITRIFICACIÓN (NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻) Oxidación del amonio a nitratos (forma preferida por plantas): Etapa 1: Amonio → Nitrito • Bacterias Nitrosomonas, Nitrosococcus • NH₄⁺ + 3/2 O₂ → NO₂⁻ + H₂O + 2H⁺ • Obtienen energía de la oxidación Etapa 2: Nitrito → Nitrato • Bacterias Nitrobacter • NO₂⁻ + 1/2 O₂ → NO₃⁻ • Obtienen energía de la oxidación • Condiciones: Requiere oxígeno (aerobio) • Lugar: Suelos bien aireados • Resultado: Nitratos disponibles para plantas 3. ASIMILACIÓN (NO₃⁻ → Proteínas) • Plantas: - Raíces absorben nitratos del suelo - Enzima nitrato reductasa: NO₃⁻ → NH₄⁺ - Síntesis de aminoácidos y proteínas - Incorporan N a biomasa • Animales: - No pueden absorber nitrógeno inorgánico - Obtienen N al comer plantas (herbívoros) - O al comer otros animales (carnívoros) - Digieren proteínas y resintetizan las propias • Importancia: - N es 16% de peso de proteínas - Aminoácidos tienen grupo amino (-NH₂) - ADN/ARN contienen bases nitrogenadas 4. AMONIFICACIÓN (Proteínas → NH₄⁺) • Proceso: Descomposición de materia orgánica nitrogenada • Organismos: Bacterias y hongos descomponedores • Sustratos: - Proteínas de organismos muertos - Excreciones nitrogenadas (urea, ácido úrico) - Hojas caídas, cadáveres, heces • Reacciones: - Proteínas → aminoácidos (proteasas) - Aminoácidos → NH₄⁺ (desaminación) - Urea → 2NH₄⁺ + CO₂ (ureasa) • Resultado: Amonio regresa al suelo • Importancia: Recicla nitrógeno orgánico 5. DESNITRIFICACIÓN (NO₃⁻ → N₂) • Proceso: Reduce nitratos a nitrógeno gaseoso • Organismos: Bacterias anaerobias - Pseudomonas, Clostridium, Thiobacillus - Usan NO₃⁻ como aceptor de electrones (sin O₂) • Condiciones: - Suelos anegados o mal aireados - Pantanos, arrozales, sedimentos - Ausencia de oxígeno • Secuencia: NO₃⁻ → NO₂⁻ → NO → N₂O → N₂ (nitrato → nitrito → óxido nítrico → óxido nitroso → nitrógeno) • Resultado: N₂ regresa a atmósfera • Importancia: Cierra el ciclo • Problema: N₂O es gas de efecto invernadero (300 veces más potente que CO₂) IMPORTANCIA DEL CICLO DEL NITRÓGENO • Proteínas: Enzimas, estructuras, transporte • Ácidos nucleicos: ADN y ARN • Factor limitante: N limita productividad en muchos ecosistemas • Agricultura: Base de fertilizantes nitrogenados • Simbiosis: Leguminosas-Rhizobium (agricultura sostenible) PROBLEMÁTICA • Exceso de fertilizantes: - Lixiviación de nitratos a acuíferos - Contaminación de agua potable - Problemas de salud (metahemoglobinemia) • Eutrofización: - Exceso de nutrientes en cuerpos de agua - Proliferación de algas (bloom) - Agotamiento de oxígeno (zona muerta) - Muerte de peces y vida acuática • Emisiones de N₂O: - Gas de efecto invernadero potente - Contribuye al calentamiento global - Deteriora capa de ozono

Quiz: Rhizobium

Quiz: Nitrificación

Quiz: Desnitrificación

Quiz: Aplicación leguminosas

Fijan nitrógeno atmosférico mediante simbiosis con bacterias

Lectura: Interconexión

INTERCONEXIÓN DE CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Los ciclos no funcionan de manera aislada, sino que están íntimamente relacionados: CONEXIONES PRINCIPALES 1. Fotosíntesis y Respiración: • Conectan ciclos del carbono y oxígeno • Fotosíntesis: Usa H₂O y CO₂, produce O₂ • Respiración: Usa O₂, produce H₂O y CO₂ • Procesos complementarios y opuestos 2. Agua como transportador: • Disuelve y transporta nutrientes • Carbono: HCO₃⁻ disuelto en océanos • Nitrógeno: NH₄⁺, NO₃⁻ en solución del suelo • Fósforo: PO₄³⁻ en agua de suelo • Precipitación lleva nutrientes desde atmósfera 3. Plantas como nexo: • Absorben agua del suelo • Fijan CO₂ (fotosíntesis) • Absorben nitratos (síntesis de proteínas) • Transpiran agua (ciclo del agua) • Integran todos los ciclos 4. Descomponedores universales: • Participan en todos los ciclos • Liberan CO₂ (ciclo del carbono) • Producen NH₄⁺ (ciclo del nitrógeno) • Liberan PO₄³⁻ (ciclo del fósforo) • Requieren agua para funcionar CONSERVACIÓN DE RECURSOS Y CICLOS PROBLEMÁTICA GLOBAL • Cambio climático: - Alteración del ciclo del agua (sequías, inundaciones) - Aumento de CO₂ y temperatura - Derretimiento de glaciares - Acidificación oceánica • Deforestación: - Reduce captura de CO₂ - Disminuye transpiración (ciclo del agua) - Erosión del suelo (pérdida de nutrientes) - Pérdida de biodiversidad • Agricultura intensiva: - Agota nutrientes del suelo - Contaminación por fertilizantes - Eutrofización de cuerpos de agua - Erosión y desertificación • Contaminación: - Agua: Pesticidas, metales pesados, plásticos - Aire: NOₓ, SO₂, material particulado - Suelo: Residuos industriales, minería ESTRATEGIAS DE CONSERVACIÓN 1. Manejo sustentable del agua: • Riego tecnificado (goteo, aspersión) • Captación de agua de lluvia • Tratamiento y reciclaje de aguas residuales • Protección de cuencas y acuíferos • Reforestación de zonas de recarga 2. Mitigación del cambio climático: • Transición a energías renovables • Eficiencia energética • Reforestación masiva (sumideros de CO₂) • Reducir emisiones de transporte • Captura y almacenamiento de carbono 3. Agricultura sostenible: • Rotación de cultivos con leguminosas • Compostaje (recicla nutrientes) • Uso racional de fertilizantes • Agroforestería (árboles + cultivos) • Control biológico de plagas • Labranza mínima (conserva suelo) 4. Conservación de suelos: • Terrazas en pendientes • Barreras vivas (plantas perennes) • Cobertura vegetal permanente • Evitar sobrepastoreo • Prevenir erosión eólica e hídrica 5. Protección de biodiversidad: • Áreas naturales protegidas • Corredores biológicos • Restauración de ecosistemas degradados • Manejo sostenible de recursos bióticos • Control de especies invasoras 6. Economía circular: • Reducir consumo de recursos • Reutilizar materiales • Reciclar desechos orgánicos e inorgánicos • Minimizar generación de residuos • Diseño de productos durables ACCIONES INDIVIDUALES • Ahorrar agua (cerrar llaves, duchas cortas) • Reducir huella de carbono (transporte, dieta) • Compostar residuos orgánicos • Plantar árboles y jardines • Consumo responsable (local, orgánico) • Educación ambiental • Participación comunitaria PERSPECTIVA GLOBAL La conservación de recursos y ciclos requiere: • Cooperación internacional • Políticas públicas efectivas • Investigación científica • Tecnología limpia • Educación y conciencia • Acción inmediata y sostenida El futuro del planeta depende de cómo manejemos los recursos y respetemos los ciclos naturales.

Quiz múltiple: Recursos

Ordenar: Ciclo del agua

Emparejar: Procesos

Un agricultor maneja un sistema de cultivo sostenible con las siguientes prácticas: 1. Planta maíz en rotación con frijol (leguminosa) 2. Riega sus cultivos con agua de un pozo que recarga con lluvia 3. Devuelve rastrojos al suelo donde bacterias los descomponen 4. Evita quemar residuos para no liberar CO₂ El sistema mantiene fertilidad sin necesidad de fertilizantes químicos. Las plantas crecen vigorosas y producen buen rendimiento. El suelo retiene humedad y tiene estructura esponjosa rica en materia orgánica. Analizando este sistema, se pueden identificar los tres ciclos biogeoquímicos en acción.

Flashcards

Excelente trabajo! Has comprendido los recursos bióticos y abióticos de los ecosistemas, y los procesos fundamentales de los ciclos del agua, carbono y nitrógeno.

Resumen clave: Recursos: • Bióticos: productores, consumidores, descomponedores • Abióticos: agua, aire, suelo, luz, minerales Ciclo del agua: Evaporación → condensación → precipitación → infiltración Ciclo del carbono: Fotosíntesis (fija CO₂) ↔ Respiración (libera CO₂) Ciclo del nitrógeno: Fijación → nitrificación → asimilación → amonificación → desnitrificación

Recursos bióticos: seres vivos del ecosistema

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