Materia y Energía en los Ecosistemas

Materia

Los componentes bióticos y abióticos de un ecosistema están formados por materia. La materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, tiene masa y volumen, sufre transformaciones y puede o no tener forma propia. En el mundo biótico, la materia se clasifica en:

• Materia orgánica: Presente en los seres vivos y sus derivados (proteínas, grasas, azúcares, etc.).
• Materia inorgánica: Presente en el mundo inanimado y en los seres vivos (agua, sales minerales, gases).

Materia Orgánica

Siempre está compuesta por carbono, hidrógeno, oxígeno y, a veces, nitrógeno (CHON). Se caracteriza por:

• Abundante cantidad de átomos.
• Abundante energía química en estado potencial.
• Gran tamaño de las moléculas.

Materia Inorgánica

Se caracteriza por:

• Menor tamaño de las moléculas.
• Menor cantidad de átomos.
• Menor cantidad de energía.
• Puede estar formada por cualquier combinación de átomos.

Sistema Material

Un sistema material está compuesto por unidades que mantienen las propiedades características de esa materia llamadas moléculas. Las moléculas están constituidas por uno o más átomos, que pueden ser iguales o diferentes.

La energía de enlace es la energía que une a los átomos de las moléculas.

Energía

La energía es la capacidad para realizar un trabajo. Cuando se utiliza, la energía se transforma en otra forma de energía, sin desaparecer nunca. Cada vez que se realiza un trabajo, hay transformación de la materia y de la energía.

Tipos de Energía

• Energía Potencial: Es la energía almacenada que permanece intacta hasta ser utilizada. Ejemplo: La leña antes de ser quemada (rica en energía química).
• Energía Cinética: Es la energía del movimiento. Ejemplo: Nadar, volar, trotar.
• Energía Mecánica: Es la energía que produce el movimiento de partes de un ser o de una máquina. Ejemplo: Las paletas de un ventilador.
• Energía Lumínica: Es la energía que se percibe en forma de luz. Ejemplo: Una llama, la luz solar.
• Energía Eléctrica: Es la energía que permite la conducción de impulsos eléctricos. Ejemplo: Ondas eléctricas, impulsos cerebrales, actividad cardíaca.
• Energía Química: Es la energía almacenada en los enlaces químicos de los compuestos. Ejemplo: Alimentos, nafta, madera.
• Energía Calórica: Se manifiesta en forma de calor y es la forma más degradada de la energía, ya que se disipa en el ambiente sin poder ser reutilizada.

Ejemplo de transformación de materia y energía:

Materia: Leña → Dióxido de carbono, humo → Cenizas (residuo de la transformación)

Energía: Química potencial → Lumínica, calórica (se disipa en la atmósfera)

Fotosíntesis

La fotosíntesis es el proceso mediante el cual los vegetales transforman la energía lumínica del sol en energía química, almacenada en moléculas orgánicas. Este proceso se lleva a cabo en los órganos verdes de las plantas (hojas y tallos herbáceos) gracias a un pigmento llamado clorofila, que se encuentra dentro de los cloroplastos (estructuras microscópicas).

Durante la fotosíntesis, la energía lumínica captada por la clorofila se utiliza para descomponer las moléculas de agua, separando sus átomos. El oxígeno se libera a la atmósfera a través de los estomas, mientras que los átomos de hidrógeno se unen al dióxido de carbono absorbido por la planta. Esta reacción, impulsada por la energía lumínica transformada en energía química, produce un hidrato de carbono sencillo (CHO) que es soluble en agua y puede ser transportado fácilmente a otras partes de la planta. Al unirse, estos hidratos de carbono sencillos forman un hidrato de carbono complejo llamado almidón, que no es soluble en agua y se almacena en órganos especiales como tallos, raíces y cotiledones.

Fórmula de la Fotosíntesis:

6 H₂O + CO₂ → E. Solar – Clorofila → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Características de la Fotosíntesis:

• Realizada por: Productores (plantas).
• Momento: Durante el día.
• Objetivo:
  • Formación de sustancias orgánicas.
  • Captación de sustancias inorgánicas.
  • Intercambio de gases.
• Agua: Se absorbe y se transporta.
• Oxígeno: Se elimina.
• Materia Orgánica: Se sintetiza/elabora.
• Dióxido de carbono: Se consume.
• Utilización de energía: Se incorpora energía lumínica.
• Tipos de energía: Lumínica, química (almacenada en las moléculas orgánicas).

Respiración

Las plantas verdes, al producir alimento rico en energía mediante la fotosíntesis, se denominan organismos productores.

Los animales, al consumir alimentos energéticos ya elaborados, se denominan organismos consumidores.

Para liberar la energía química contenida en los alimentos, estos deben combinarse con oxígeno (oxidarse). Este proceso, llamado oxidación biológica o respiración celular, ocurre en las células de los seres vivos, incluyendo plantas, animales y seres humanos, en estructuras microscópicas llamadas mitocondrias. Durante la respiración celular, los alimentos se descomponen en moléculas inorgánicas más sencillas, liberando energía que puede ser utilizada por el organismo.

La respiración celular es esencial para la vida, ya que proporciona la energía necesaria para llevar a cabo todas las funciones vitales.