Ecosistemes: Matèria, Energia i Cicles Biogeoquímics

Els ecosistemes són sistemes naturals, dinàmics i complexos, on els éssers vius i el medi ambient interactuen constantment. Un bassal, un desert o un bosc són exemples d'ecosistemes.

Éssers Vius: Autòtrofs i Heteròtrofs

Els éssers vius necessiten matèria orgànica per a construir el seu cos i com a combustible per a les seves funcions vitals. Segons com aconsegueixen aquesta matèria, es classifiquen en dos grans grups:

• Autòtrofs: Sintetitzen matèria orgànica a partir de molècules inorgàniques, utilitzant l'energia del sol. Exemples: vegetals i algues.
• Heteròtrofs: Obtenen matèria orgànica alimentant-se d'altres organismes. Exemples: animals, protozous i fongs.

La Fotosíntesi

És el procés pel qual els organismes autòtrofs, com les plantes, sintetitzen matèria orgànica a partir de molècules inorgàniques. La glucosa (C₆H₁₂O₆) és una molècula orgànica complexa que conté l'energia solar capturada.

La Respiració

Tots els éssers vius, siguin autòtrofs o heteròtrofs, obtenen energia a partir de la matèria orgànica mitjançant la respiració. En presència d'oxigen, la glucosa es descompon en diòxid de carboni i aigua, alliberant l'energia necessària per a les funcions vitals com créixer, reproduir-se o generar calor.

Relacions Tròfiques en un Ecosistema

Les relacions tròfiques descriuen com els éssers vius s'alimenten d'altres dins d'un ecosistema. Es classifiquen en diferents categories:

• Productors (P): Organismes fotosintètics que produeixen matèria orgànica.
• Consumidors Primaris (C1): Animals herbívors que s'alimenten dels productors.
• Consumidors Secundaris (C2): Animals carnívors que s'alimenten dels consumidors primaris (depredadors).
• Consumidors Terciaris (C3): Animals carnívors que s'alimenten d'altres carnívors (superdepredadors).
• Descomponedors (D): Fongs i bacteris que s'alimenten de restes orgàniques (excrements, cadàvers, etc.).

Altres categories inclouen els detritívors i els omnívors.

Cadenes i Xarxes Tròfiques

• Les cadenes tròfiques són esquemes senzills que representen les relacions alimentàries.
• Les xarxes tròfiques representen la totalitat de les relacions tròfiques d'un ecosistema, mostrant com una mateixa espècie pot ocupar diferents nivells tròfics.

L'Energia en l'Ecosistema

L'energia flueix en un únic sentit en un ecosistema: des del Sol cap als productors, i d'aquests als consumidors i descomponedors. Finalment, es dissipa com a calor i no retorna als productors.

Aprofitament de l'Energia

Els productors utilitzen la matèria sintetitzada per a la producció d'energia i per a la seva pròpia estructura i creixement. Quan un consumidor primari s'alimenta d'un productor, una part de la matèria és excretada, una altra s'utilitza com a font d'energia, i aproximadament el 10% s'aprofita per al creixement del consumidor.

Biomassa i Producció

• La biomassa és la quantitat total de matèria orgànica en els éssers vius.
• La producció és l'increment de biomassa en un període determinat. La producció bruta (PB) és l'energia solar fixada, mentre que la producció neta (PN) és la producció bruta menys la respiració (R): PN = PB - R.

Piràmides Ecològiques

Són gràfics que il·lustren les relacions tròfiques:

• Pitàmides d'Individus: Proporcionals al nombre d'individus. Solen tenir forma de piràmide escalonada (més productors, menys consumidors).
• Pitàmides de Biomassa: L'àrea de cada nivell és proporcional a la biomassa. En boscos, la biomassa dels arbres (productors) és major que la dels consumidors.
• Pitàmides de Producció: L'àrea representa la producció bruta o neta. Mai es presenten invertides, ja que mostren la dinàmica temporal.

El Cicle de la Matèria

La matèria descriu un cicle en la natura, començant amb la incorporació pels productors i acabant amb la devolució al medi pels descomponedors.

Cicles Biogeoquímics

Són els recorreguts dels elements químics en la natura:

• Cicle del Carboni
• Cicle del Nitrogen: Indispensable per a proteïnes i àcids nucleics.
• Cicle del Fòsfor: Essencial per a biomolècules i esquelets animals.

Impacte Humà en els Cicles Biogeoquímics

Activitat humana com el canvi climàtic i l'efecte hivernacle (provocat pel CO₂) alteren aquests cicles naturals.