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CLASE N°6Flujos de materia y energía

UNIVERSIDAD DE CNCE!CINFACUL"AD DE IN#ENIERIADE!AR"A$EN" DE IN#ENIERIA CIVIL

AREA %IDRAULICA & A$'IEN"AL

!ro(esor) Cristian C*a+arría $onte,inosEmail) ,ristian-,*a+arria.gmail-,om

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La +ida en nuestro /lanetade/ende de dos /ro,esos(undamentales en 0ue

/arti,i/an los organismos)los fujos de energía y los

fujos de materia.

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1Cu2ntas (ormas de energía

,ono,es3

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La energía no se /ierde4 sinos5lo se trans(orma- !rimera ley de la

termodin2mi,a

La energía se degrada,ontinuamente *a,ia una (ormade energía de menor ,alidadenergía t7rmi,a8

La materia /arti,i/a en/ro,esos ,í,li,os ,errados-

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Esto 0uiere de,ir4 0ue al ,a9o de un ,i,lo4 lamateria +uel+e a una ,ierta ,ondi,i5n ini,ial4

des/u7s de /asar /or +ariastrans(orma,iones-

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Ci,lo de la materia

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Los ,i,los de materia4 lle+an aso,iados una

utilización de energía.En ,ada ,i,lo4 la materia es a/ro+e,*ada /or la

9iota /ara generar y mantener la +ida en el/laneta4 /or ejem/lo4 a9sor9iendo nutrientes yagua-

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Fotosíntesis

CO: + H:O glucosa + O:

(escasa energíapotencial)

Entrada deenergia solar

Energia

cinética

(energíapotencialelevada)

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Respiración celular

Glucosa + O: CO: + H:O +energia

(escasa energíapotencial)

Entradalierada

(energíapotencialelevada)

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Flujo de energía enE,osistemasEl <ujo de energía en losdi(erentes e,osistemas/ro+iene 92si,amente del sol40ue /ro+ee una energía de

alta ,alidad-

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La energía del sol/ermite)Ilumina y ,alienta nuestro /laneta-Entrega la energía 0ue utili=an los +egetales

/lantas +erdes8-Los ,i,los de sustan,ias 0uími,as-Determina los sistemas ,lim2ti,os 0ue

distri9uyen ,alor y agua dul,e /or todo el

/laneta-

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El SolEl sol se ,om/one en un >:? de gases de*idr5geno y en un :@? de gases de *elio-

De9ido a la enorme tem/eratura 0ue /osee4en 7l se /rodu,en rea,,iones nu,leares de(usi5n4 li9erando grandes ,antidades deenergía-

l l di

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La ,lorola4 mediantela ,ual los +egetales+erdes /rodu,en la(otosíntesis a9sor9e

una radia,i5n entre !"#a !"$ %&-Las radia,iones

daBinas /ara la +ida4

,omo la ultra+ioleta4son a9sor9idas /ormol7,ulas de o=ono8 en la estrat5s(era-

'in la eistencia deesta capa noeistiría la &aorparte de las *or&as

de vida actuales-

La radiación UV es altamente mutagénica, es

decir, que induce a mutaciones

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Los UVC4 ,uya longitud de onda os,ila entre los

: y :@ nm- stos rayos son a9sor9idos /orla ,a/a de o=ono antes de llegar a la tierra yson /oten,ialmente /eligrosos /ara los seres*umanos

Los UV'4 o los rayos de onda media entre :@y : nm8 tam9i7n son a9so9idos en gran/arte /or la ,a/a de o=ono4 /ero sin em9argollegan a la su/er,ie terrestre y

Los UVA 0ue ,om/renden la radia,i5n solarmenos no,i+a- La longitud de esta onda seen,uentra entre los : y G nm y la mayoría

de estos rayos llega a la su/er,ie terrestre-

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Las radia,iones daBinas /ara la+ida4 ,omo la ultra+ioleta4 son

a9sor9idas /or mol7,ulas deo=ono 8 en la estrat5s(era- Sinla eHisten,ia de esta ,a/a noeHistiría la mayor /arte de las(ormas de +ida a,tuales-

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Energía re<ejadaLa energía solar demora de > a @minutos en llegar a la tierra4 un #,

es in&ediata&ente re-eada devuelta al espacio-Las nu9es son las res/onsa9les de la

mayor /arte de esa lu= re<ejada-

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La radia,i5n solar in,idente 0ue no *a sidore<ejada4 66?8 se degrada a calor4 osegn la segunda ley de la termodin2mi,a4a radiación térmica inrarroja.

El <ujo de ,alor 0ue retorna /uede +ersea(e,tado /or la /resen,ia de mol7,ulas de

+a/or de agua4 C:4 metano y otrassustan,ias 0ue a9sor9en ,alor y lode+uel+en *a,ia la tierra- Esta es la 9ase dele(e,to in+ernadero.

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Del 66? restante4 un G:?,alienta la atm5s(era y lasu/er,ie del /laneta4 un :?e+a/ora agua y la ,ir,ula a

tra+7s de la e,5s(era y un J?genera los +ientos-

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Un 4:? es,a/turado /or las

/lantas +erdes yutili=ado /ara/rodu,ir ,om/uestos

org2ni,os a tra+7s dela (otosíntesis- Estosco&puestos sonlos /ue per&iten

la vida de todoslos organis&os" alservir co&oali&ento.

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En un e,osistema natural(un,ionando ade,uadamente4 no

de9erían eHistir dese,*os4 ya 0uetodos los organis&os vivos o&uertos son *uente potencial

de ali&ento para otrosorganis&os-

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ejem/lo

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Esta se,uen,ia general de 0ui7n ,ome odes,om/one y a su +e= es ,omido en une,osistema es la llamada cadena tróca(trophos: alimento). Una cadena tr5,aest2 ,om/uesta /or di(erentes ni+elestr5,os)

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Ni+eles tr5,os

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El ,on,e/to de ,adena tr5,a es til4 /ero

rara +e= eHiste en la naturale=a-!o,os *er9í+oros ,onsumen un solo ti/o de

/lantas y a su +e= son ,omidos /or un soloti/o de ,arní+oros-Los omní+oros4 ,omen di(erentes ti/os de

/lantas y animales /ertene,ientes adi(erentes ni+eles tr5,os-

En un e,osistema natural4 los organismosse +en en+ueltos en una red ,om/leja4,om/uesta /or mu,*as ,adenas tr5,as

0ue se denomina trama tróca.

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 "rama tr5,a terrestre

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 "rama tr5,a en la

ant2rti,a

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La energía <uye /or un

e,osistema a tra+7s de dosti/os de tramas tr5,as)J-  "rama de pastoreo predación4 en la

,ual los *er9í+oros ,onsumen tejido+egetal +i+o y son luego ,onsumidos /orun ,onjunto de ,arní+oros y omní+oros-Cinturón verde8

:-  "rama de detritos o saprótro*a4 donde

los detrití+oros y des,om/onedoresredu,en los residuos org2ni,os y restos deorganismos muertos a ,om/uestosinorg2ni,os sim/les- Cinturón ca*é8

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0ir1&ides de -uo deenergía!ara /ermitir la eHisten,ia de la+ida4 es ne,esario 0ue la energía

alma,enada en la 9iomasa4 0uees la materia org2ni,a /rodu,ida/or los /rodu,tores

(otosint7ti,os4 se traspase deun nivel tróco a otro-

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!ir2mide <ujo de energía

Energía disponible en

cada nivel trófico

(en kilocalorias)

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!ara /rodu,ir unatrans(eren,ia4 de9ee(e,tuarse tra9ajo4 por lo/ue se liera calor al

a&iente4 0uedando menosenergía til dis/oni9le /ara elni+el siguiente-

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La ,antidad de energía 0ue estrans(erida de un ni+el tr5,o a otro4

+aría entre : y ?4 de/endiendo delas es/e,ies y del e,osistema-Esta redu,,i5n de energía dis/oni9le

en ,ada ni+el tr5,o su,esi+o es una,onse,uen,ia de la :K ley de latermodin2mi,a-

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!ir2mides de nmerosSi se toman muestras de distintos organismosen un e,osistema y se ,uentan los indi+iduosen ,ada ni+el tr5,o4 puede verse /ue

estos son cada vez &enos nu&erosos" a&edida /ue ascienden en la tra&atró2ca.

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En los e,osistemas a,u2ti,os /uede tenerseuna 9iomasa de ,onsumidores 0ue eH,ede ala de los /rodu,tores- Esto se dee a /ue el

2toplancton crece se reproduceeplosiva&ente" o en otras palaras" sutiempo de regeneración es muy corto-

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!ir2mides de 9iomasaLa 9iomasa se dene ,omo el /eso se,o demateria org2ni,a ,ontenida en los organismosde un e,osistema. Cada nivel tró2co

contiene una cierta io&asa /ue puedeesti&arse &uestreando el ecosiste&a-

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ECSIS"E$ASA- Las rela,iones alimentarias-

i- !rodu,tores

ii- Consumidores

iii- Des,om/onedores

'- Los <ujos de energía-i- Desde el sol4 a tra+7s de los /rodu,tores a los

des,om/onedores-

ii- Fotosíntesis

iii- Res/ira,i5n-

C- Los ,i,los de la materia-i- materia se re,i,la ,i,lo ,errado8 y la energía <uye-