SUBSISTEMA BIOSFERA

La biosfera es la capa de la tierra donde se desarrollan los seres vivos.

"Pero en la Biosfera, un gran número de moléculas necesarias para la vida, son ellas mismas producto de la vida, y no se encuentran en un medio inerte, sin vida. Son ejemplos el Oxígeno libre, O2 , y gases biogénicos tales como CO2 , NH3 , H2S, etc."

Tambien se define como: Fina cubierta que contiene y sustenta la vida en el ecosistema planetario (supersistema). Esta denominación es aplicable a ecosistemas que ocupan espacios menores (subsistemas).
 

La biosfera es la parte de la corteza terrestre en la cual se desarrolla o es posible la vida, es decir, desde determinada altura de la atmósfera hasta el fondo de los océanos.

La biosfera es el  delgado manto de vida que cubre la Tierra recibe el nombre de biosfera. Para clasificar sus regiones se emplean diferentes enfoques.

Este espacio vital abarca unas zonas llamadas biociclos: el biociclo del agua salada (mares y océanos), biociclo del agua dulce (ríos y lagos), y biociclo terrestre (suelo y el aire en contacto con él).

La biosfera es la delgada capa de la tierra y su atmósfera que cubre la superficie del planeta, y en la que viven todos los seres vivos. Es una zona relativamente delgada que está formada por los océanos, lagos y ríos, la tierra firme y la parte inferior de la atmósfera, que es capaz de mantener la vida en el planeta.

Oscila entre alrededor de 10 km en la atmósfera hasta el suelo del océano más profundo. La vida en esta zona depende de la energía del sol y de la circulación del calor y nutrientes esenciales.

La biosfera de la Tierra contiene numerosos ecosistemas complejos que colectivamente contienen todos organismos vivientes del planeta. Las perspectivas únicas de la Tierra nos ayudan a darnos cuenta de la inmensidad y complejidad de la biosfera del planeta.

Los seres vivos sólo sobreviven en presencia de oxígeno, con alimento y calor suficientes. Casi todas las formas de vida se encuentran sobre la superficie de la tierra o cerca de ella, y el los mares y océanos, en los primeros 150 m. de profundidad. En otros lugares las condiciones son menos adecuadas para la vida. Las capas superiores de la atmósfera tienen poco oxígeno. Las cumbres montañosas son demasiado frías y ventosas. Por debajo de los 1000 m., el agua de los océanos y mares resulta demasiado oscura y fría para que las algas, alimento de muchos animales marinos, sobrevivan. Sin embargo, algunos animales están adaptados a la vida en los hábitat más duros.

La interacción que se produce entre los factores bióticos y abióticos forma la biósfera, que se define como la parte de la tierra donde es factible el desarrollo de algún ser vivo. Aquí se consideran todos los seres vivos que viven en la hidrosfera, atmósfera y geósfera.

De lo anterior se deduce que ambos elementos son interdependientes y, por lo tanto, ningún ser vivo puede desarrollarse en forma aislada porque se debe relacionar con otros seres vivos y con el ambiente.

La estrecha relación que existe entre los seres vivos y el ambiente permite que la materia (sustancias nutritivas) y la energía fluyan desde el medio a los seres vivos y que sea posible la vida en la tierra.

De todos los seres vivos, los fundamentales y que representan la fuente de materia y energía, son los vegetales clorofilados (tienen clorofila), ya que ellos son los únicos capaces de fabricar su propio alimento.

¿Cómo lo hacen? A través de un proceso llamado fotosíntesis.

Al tener esta capacidad, a los vegetales se les denomina autótrofos, es decir, organismos capaces de fabricar su propio alimento.



Productores primarios

Los productores primarios son los organismos que hacen entrar la energía en los ecosistemas. Los principales productores primarios son las plantas verdes terrestres y acuáticas, incluidas las algas, y algunas bacterias. Forman el 99,9% en peso de los seres vivos de la biosfera

La producción primaria: aumento de biomasa de los seres autótrofos o productores. Si fuese el único proceso en los seres fotosintéticos, podríamos medir la producción calculando los valores correspondientes o la acumulación de azucares. Varia según el lugar donde nos encontremos: es máxima en bosques tropicales, estuarios y cultivos intensivos, y mínima en desiertos y zonas árticas. Los océanos son poco productivos, debido a la limitación impuesta por la luz y los nutrientes.

La Productividad Primaria

La Productividad Primaria es la cantidad de carbono asimilado en la unidad de tiempo por los productores mediante la fotosíntesis, en relación con la energía lumínica que interviene en el proceso.  

Caracterización de la biosfera

La interacción que se produce entre los factores bióticos y abióticos forma la biósfera, que se define como la parte de la tierra donde es factible el desarrollo de algún ser vivo. Aquí se consideran todos los seres vivos que viven en la hidrosfera, atmósfera y geósfera. Cada una de ellas con características propias y que se relacionan entre sí. El fenómeno de la vida imprime características particulares a las regiones de la tierra donde se desarrolla, formando así una nueva geosfera llamada Biosfera (de Bio que significa vida y de esfera).

La biosfera constituye una delgada capa de dimensiones irregulares, la cual se extiende hasta unos 10 Kilómetros sobre el nivel del mar y algunos metros por debajo del nivel del suelo hasta donde penetran las raíces de los árboles y plantas y existen microorganismos. Comprende además las aguas superficiales y las profundidades oceánicas. Fuera de esta capa no existen formas de vida terrícolas.

La vida en la biosfera no se presenta como una capa continua sino que se manifiesta en numerosos individuos pertenecientes a unas dos millones de especies conocidas.

La biosfera es un claro ejemplo de lo que constituye un sistema, porque está integrada por un conjunto de componentes que se relacionan entre sí y, a su vez, influyen sobre elementos que no pertenecen al conjunto, y reciben información de ellos. Entre estos componentes está el agua, el suelo, el aire y los seres vivos.

En la biosfera también existen factores bióticos representados por las comunidades de seres vivos: productores, consumidores y descomponedores. Los factores abióticos están representados por el medio fisicoquímico: oxígeno, agua, temperatura, iluminación, etc. El conjunto de estos factores, bióticos y abióticos, constituyen el ambiente.

Niveles de organización biótica

La biosfera representa la totalidad de la vida organizada en poblaciones, comunidades y ecosistemas. Por lo general, los seres vivos no viven aislados, sino en grupos, por esto en la naturaleza existen distintos niveles de organización. Algunos de estos niveles son población, comunidad biológica y ecosistema.

Población

Cuando los organismos de una especie determinada (plantas, animales, entre otros) se asocian en un tiempo y espacio comunes, constituyen el nivel de organización conocido como población. Por eso, al referirse a una población, se debe determinar el lugar donde se encuentra y el tiempo de existencia de dicha población.

Así se tiene la población de manglares del Parque Nacional Morrocoy del año 2001, la población de pinos de la zona central del año 1981, la población de peces de Bahía de Cata del año 1998, la población de frailejones del Parque Nacional Sierra Nevada del año 1970, entre muchos otros.

Comunidad biológica

Cada población interactúa con otras poblaciones y con el medio, esto determina una nueva organización, que se denomina comunidad. Una comunidad biológica incluye todas las poblaciones de organismos de distintas especies: animales y plantas que interactúan en un ambiente común, por ejemplo, un prado, un bosque, un estanque.

La comunidad biológica interactúa con el ambiente abiótico (agua, luz, temperatura, aire, entre otros) para formar un sistema equilibrado denominado ecosistema. Esto quiere decir, que un ecosistema es el conjunto de factores abióticos y bióticos de una determinada zona, y la interacción que se establece entre ellos. Las diferentes poblaciones que viven en un ecosistema dependen unas de otras y también del ambiente físico que las rodea.

La interacción entre el medio abiótico y biótico se produce cada vez que un animal se alimenta y después elimina sus desechos, cada vez que ocurre fotosíntesis, al respirar y así sucesivamente. Esta interacción de los componentes bióticos y abióticos del ecosistema significa un intercambio continuo de energía entre los seres vivos y su ambiente. Un ejemplo de ecosistema en el que puede verse claramente los elementos comprendidos en la definición, es la selva tropical. Allí coinciden millares de especies vegetales, animales y microbianas que habitan el aire y el suelo, además, se producen millones de interacciones entre los organismos, y entre éstos y el medio físico.

La extensión de un ecosistema es siempre relativa, no constituye una unidad funcional indivisible y única, sino que es posible subdividirlo en infinidad de unidades de menor tamaño. Por ejemplo, el ecosistema selva abarca, a su vez, otros ecosistemas más específicos como el que constituyen las copas de los árboles o un tronco caído.


Fotosíntesis:

La fotosíntesis: elementos para la vida

En la naturaleza existen elementos vivos y no vivos que la conforman.

Los elementos vivos se denominan factores bióticos, y corresponden a todos los seres vivos: animales, vegetales, bacterias y hongos.

Los elementos no vivos se llaman factores abióticos y corresponden al aire, suelo, agua y todas las condiciones del clima y de la luz.

La fotosíntesis es el proceso por el que se capta la energía luminosa que procede del sol y se convierte en energía química. Con esta energía el CO2, el agua y los nitratos que las plantas absorben reaccionan sintetizando las moléculas de carbohidratos (glucosa, almidón, celulosa, etc.), lípidos (aceites, vitaminas, etc.), proteínas y ácidos nucleicos (ADN y ARN) que forman las estructuras vivas de la planta.

Las plantas crecen y se desarrollan gracias a la fotosíntesis, pero respiran en los periodos en los que no pueden obtener energía por fotosíntesis porque no hay luz o porque tienen que mantener los estomas cerrados. En la respiración se oxidan las moléculas orgánicas con oxígeno del aire para obtener la energía necesaria para los procesos vitales. En este proceso se consume O₂ y se desprende CO₂ y agua, por lo que, en cierta forma, es lo contrario de la fotosíntesis que toma CO₂ y agua desprendiendo O₂.

Generalmente, se puede resumir el proceso de producción de la fotosíntesis por las plantas verdes (por ejemplo: hojas de los árboles) con ayuda de energía solar, de la siguiente manera :

(agua) + (dióxido de carbono) + (nutrientes) (material orgánico) + (oxígeno)

El proceso de consumo orgánico por los consumidores (incluyendo fuego y consumo industrial de combustibles) ocurre en dirección contraria:

(material orgánico) + (oxígeno) (agua) + (dióxido de carbono) + (nutrientes)

Los procesos de producción y consumo en una floresta se muestran, con ayuda de símbolos, en la Figura 2.1.

Las partes y procesos mostrados en el diagrama del bosque (Figura 2.1) integran un ecosistema trabajando. Las diversas plantas verdes utilizan la energía del sol, agua y nutrientes del suelo y dióxido de carbono del aire para producir materia orgánica. Parte de la materia orgánica es alimento de insectos cuando aún esta verde, parte es consumida por microbios (organismos microscópicos) luego de caer al suelo, parte se quema en los incendios. Los consumidores usan oxígeno del aire y liberan nutrientes, dióxido de carbono y un poco de agua como subproductos.

    El viento es una fuente externa que abastece oxígeno y dióxido de carbono. Cuando el viento sopla a través de la floresta, lleva consigo cualquier exceso de dióxido de carbono acumulado por los consumidores.

Proceso fundamental

Es un proceso en el cual la planta utiliza la luz del Sol para fabricar sustancias que contienen energía química. Dichas sustancias sirven de alimento al propio vegetal y a los otros seres vivos (animales).

Para realizar la fotosíntesis una planta requiere de varios elementos que se encuentran en el medio abiótico. Estos son:

Luz solar. Lógicamente, ésta proviene del Sol y la planta la puede captar por sus hojas. En ellas tiene un pigmento de color verde llamado clorofila, que se encuentra en el interior de una estructura llamada cloroplastos.
Las células de los vegetales son las únicas que poseen cloroplastos.
La clorofila se encuentra esencialmente en hojas y tallos tiernos.
Anhídrido carbónico o CO2. Es un gas presente en la atmósfera, es una sustancia inorgánica y el vegetal puede incorporarla al interior de sus células desde la atmósfera, por medio de una especie de poros llamados estomas.
Agua. Esta sustancia también es inorgánica y está presente en la tierra. El vegetal la obtiene desde el suelo a través de sus raíces. El agua, al pasar a la raíz, asciende hasta las hojas por unos conductos especiales llamados, vasos conductores.
La fotosíntesis consta de dos etapas o fases: la fase inicial o lumínica, y la fase secundaria u oscura.

Fase inicial o lumínica

En ella participa la luz solar. La clorofila -que es una sustancia orgánica- capta la energía solar (luz), la luz provoca la ruptura de la molécula de agua, es decir se rompe el enlace químico que une el hidrógeno con el oxígeno. Debido a esto, se libera oxígeno hacia el medio ambiente. La energía no ocupada se almacena en una molécula especial llamada ATP. El hidrógeno que se produce al romperse la molécula de agua se guarda, al igual que el ATP, para ser ocupado en la segunda etapa de la fotosíntesis.

Fase secundaria u oscura

En esta etapa no se ocupa la luz, a pesar de estar presente. Ocurre en los cloroplastos. El hidrógeno y el ATP, formados en la etapa lumínica, se unen con el CO2 (Anhídrido Carbónico) y comienza a ocurrir una serie de reacciones químicas, en las cuales se van formando compuestos hasta llegar a formar la glucosa que es un compuesto orgánico, es decir, está formado por C, H, O. La glucosa se forma, gracias a la energía que aporta la molécula de ATP.

Ya presente la glucosa, ésta participa en una serie de reacciones, que llevan a la formación del almidón. Este también es un compuesto orgánico. El almidón baja por unos conductos especiales hacia la raíz, donde se almacena.



Fijación y flujo de energía                                                         

Las actividades del hombre alteran y afectan a los ecosistemas de la Tierra, por lo que resulta importante comprender tanto los patrones de la evolución como la estructura y función de los ecosistemas y el almacenamiento y flujo de la energía y la materia. También es importante conocer las cadenas alimenticias de la degradación, que se inician en el suelo con la materia orgánica muerta de plantas y animales que continúa (en el agua) por bacterias, hongos y otros pequeños animales degradadores que liberan bióxido de carbono, agua y energía, que pueden ser incorporados a otras cadenas alimenticias más complejas de animales mayores. En ciertas condiciones los organismos consumen el oxígeno disponible y la descomposición de la materia es incompleta por lo que se forman productos como el metano, alcoholes, aminas, ácido sulfhídrico y materia orgánica descompuesta que puede provocar grandes y graves consecuencias en los sistemas vivos.

Se calcula que en los ecosistemas terrestres y marinos se fija por fotosíntesis sólo el 1 % de la energía solar que llega a la Tierra. Esto representa una producción anual, a nivel mundial, de entre 150 000 y 200 000 millones de toneladas de materia orgánica seca, e incluye tanto el alimento para el hombre como la energía que sirve de apoyo a los sistemas vivos de la biosfera, sobre todo a los principales ecosistemas como son el bosque, pastizales, océanos, marísmas, estuarios, lagos, ríos, tundras y desiertos.

Debido a la función fundamental que desempeña la energía en los seres vivos, el balance de la fijación y flujo de la energía a través de los ecosistemas permite comprender el funcionamiento de los ecosistemas y los factores de la crisis ambiental.

Reinos Funcionales

Linneo, en el siglo XVIII, separó a los seres vivos en dos grandes grupos, el Reino Animal y el Reino Vegetal. En el siglo XIX, Haeckel propuso un nuevo grupo de seres vivos, el Reino Protistas.

En 1969, Whittaker agrupa a los seres vivos en cinco reinos, los tres anteriores y dos nuevos, llamados Reino Hongos y Reino Moneras. Posteriormente, Margulis y Schwartz modifican los criterios de clasificación y los nombres de algunos reinos. Los reinos que proponen son Moneras, Protoctistas, Hongos, Plantas y Animales.

Karl Woese, en 1991, plantea una nueva variación en este sistema. Woese crea un nuevo taxón por encima de los reinos y lo denomina Dominio. Según esta nueva clasificación, los seres vivos se agruparían en tres dominios, Bacteria, Archaea y Eukarya.

Consumo

En torno a este fin, es imperativo que nosotros, los pueblos de la Tierra, declaremos nuestra responsabilidad unos hacia otros, hacia la gran comunidad de la vida y hacia las generaciones futuras.
Los patrones de producción y consumo causan devastación ambiental, agotamiento de recursos y extinción de especies. Los beneficios del desarrollo no se comparten equitativamente y la injusticia, la pobreza, la ignorancia y los conflictos violentos se
manifiestan por doquier siendo causa de grandes sufrimientos. Vivimos en un mundo insustentable. La capacidad de recuperación de la comunidad de vida y el bienestar de la humanidad dependen de la preservación de un biósfera saludable y de nuestra comprensión del significado de “sustentabilidad”.
 

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