Materia y energia presentacion
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MATERIA Y ENERGIA
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el ciclo del carbono oxigeno
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MATERIA Y ENERGIA
Circulación de materia y energía en la biosfera
Ecología y EcosistemasEcosistema:
• Sistema abierto que intercambia materia y energía• Sistema natural integrado por los componentes vivos y no vivos
que interactúan entre sí
Ecología: ciencia que estudia los ecosistemas
BIOCENOSIS oCOMUNIDADBIOTOPO
Poblaciones de seres vivosMedio físico
Agua
Aire LuzTemperatura
Sustrato
Factores abióticos
Factores bióticos
Ecosfera y Biomas
ECOSFERA:• Es el gran ecosistema planetario
• Conjunto formado por todos los ecosistemas que constituyen la Tierra
La biocenosis de la ecosfera es la BIOSFERA
Se considera sistema cerrado que intercambia energía (solar y calor)
BIOMAS:• Los grandes ecosistemas en que dividimos la ecosfera
• Los diferentes ecosistemas terrestres
Determinado por las condiciones ambientales
de una región geográfica
Caracterizados por un clima determinado
Poseen una flora y una fauna asociadas
Ej: selva tropical, desierto,
sabana,, etc
Biosfera La biocenosis de la Ecosfera
Conjunto de todos los seres vivos que habitan la Tierra
Sistema abierto que intercambia materia y energíaLa materia que sale realiza un recorrido por los sistemas terrestres
dando lugar a los ciclos biogeoquímicos
BIOSFERAEnergía solar Calor
Oxígeno, agua, CO2, P, NOxígeno, agua, CO2, P, N
ATMÓSFERAHIDROSFERAGEOSFERA
RELACIONES TRÓFICASRepresentan el mecanismo de transferencia de energía de
unos organismos a otros en forma de alimento
CADENAS TRÓFICAS
Productores Consumidores descomponedores
Eslabones o NIVELES TRÓFICOS
Primer nivel trófico: PRODUCTORES
AUTÓTROFOS
FOTOSINTÉTICOS QUIMIOSINTÉTICOS
• Utilizan la energía solar para la fotosíntesis
• Plantas superiores y fitoplancton
la materia orgánica sintetizada Bacterias autótrofas que utilizan como fuente de energía la oxidación de
moléculas inorgánicas:•Compuestos de S•Compuestos de N
•Fe Respiración celular
Transformación en calor
•Acumulaciónen tejidos
•Transferencia a siguientes
niveles tróficos
CONSUMIDORES
HETERÓTROFOS
Consumidores primarios o herbívoros
Consumidores secundarios o carnívoros
Consumidores terciarios o carnívoros finales
SAPRÓFITOS O DETRITÍVOROS
Se alimentan de detritos
DESCOMPONEDORESDetritívoros que transforman
la materia orgánica en inorgánica
CARROÑEROS O NECRÓFAGOS
Se alimentande cadáveres
OMNÍVOROSSe alimentan de más de un nivel trófico
Niveles tróficos
Ciclo de materia y flujo de energía
Principio de sostenibilidad natural
Reciclar al máximo la materia Utilizar la luz solar como fuente de energía
• Acción de descomponedores: • bacterias y hongos
• La materia mineral puede ser utilizada de nuevo por las plantas
El ciclo de la materia tiende a ser cerrado• Escapes hacia la atmósfera (gasificación)
• Lixiviado de materiales del suelo• Transformación en combustibles fósiles
Energía solar energía químicaFlujo de energía abierto y de sentido unidireccional
1ª Ley termodinámica: la energía entrante es igual a la acumulada
en cada nivel en forma de materia orgánica + la desprendida en forma de calor
La energía se degrada en la respiraciónLa energía útil disminuye
El número de eslabones es reducido
Los parámetros tróficosNos miden la rentabilidad de cada nivel trófico o del ecosistema completo
BIOMASA (B)Cantidad de materia orgánica de un nivel trófico o de un ecosistema
Incluye:
• M.O. viva • Fitomasa• Zoomasa
• M.O. muerta o necromasa
Se puede medir en:
• Kg, g, mg,…• en unidades de energía:
• 1 g M.O. 4 o 5 KC•Es lo más frecuente
Se suele expresar en cantidad por unidad de área o de volumen:
• gC/cm2
• kg C/m2
• tm C/haEn la biosfera la cantidad
de biomasa es insignificante respecto de la necromasa
LA PRODUCCIÓN (P)P = representa la cantidad de energía que fluye por cada nivel trófico
Suele expresarse en g C/m2 . día; o Kcall/ha . año
PRODUCCIÓN PRIMARIA
PRODUCCIÓN SECUNDARIA
Energía fijada por los autótrofos
Energía fijada por los demás niveles tróficos
Pb PRODUCCIÓN BRUTAEnergía fijada por unidad de tiempo
Pn PRODUCCIÓN NETAEnergía almacenada por unidad de tiempo
Productores total fotosintetizado/ día o año
Consumidores alimento asimilado/alimento ingerido
Representa el aumento de biomasa por unidad de tiempo
Se obtiene restando a la Pb la energía consumida en el proceso respiratorio de automantenimiento
Pn = Pb - R
Regla del 10 %
La energía que pasa de un eslabón a otro es aproximadamente el 10 % de la acumulada en él
Por esta razón, el número de eslabones es muy limitado
ProductoresPPb
Energía solar
Calor
Respiración
PPnPb
de los herbívoros
Respiración
Energía no utilizada
Energía no asimilada
Pn Pb carnívoros
Respiración
E no utilizada E no asimiladaDescom-
ponedores
Pn
Productividad y tiempo de renovación
Pn/BPRODUCTIVIDAD
B/PnTIEMPO DE RENOVACIÓN
La cantidad de energía almacenada por
unidad de tiempo en un
eslabón o ecosistema en relación con
la materia orgánica total
Es el tiempo que tarda en renovarse un nivel trófico
o un ecosistema
Se puede medir en días, años, ...
Conocida como tasa de renovaciónMide la velocidad con que
se renueva la biomasa
Alta productividadTiempo de renovación corto
Eficiencia
EFICIENCIA ECOLÓGICA: El porcentaje de energía que es transferida desde un nivel trófico al siguiente
El nº de eslabones de una cadena depende de la Producción Primaria (PP) y de la eficiencia
Pn/Pn del nivel anterior . 100La eficiencia ecológica es la parte
de la producción neta de un determinado nivel trófico que se convierte en
Pn del nivel siguiente
Eficiencia de los productores:Energía asimilada/energía incidente
Valores < 2 %
Rentabilidad de los consumidores:Pn/alimento total ingerido
Engorde/alimento ingerido
Eficiencia
Pn/Pb
Mide la cantidad de energía incorporada a un nivel trófico respecto del total asimiladoAsí constatamos las pérdidas respiratorias
(del 10 al 40 % fitoplancton) (más del 50 % en la vegetación terrestre)
Es más eficiente una alimentación a partir del primer
nivel trófico.Se aprovecha mejor la energía y
se alimenta a más gente
Es más eficiente una alimentación a partir del primer
nivel trófico.Se aprovecha mejor la energía y
se alimenta a más gente
RESUMENPARÁMETROS TRÓFICOS
BIOMASA PRODUCCIÓNPRODUCTIVIDADTasa de renovación
TIEMPO DE RENOVACIÓN
EFICIENCIA
Cantidad de Materia Orgánica
Por nivel trófico o en todo el ecosistema
Energía por cada nivel trófico
La cantidad de energía almacenada por
unidad de tiempo en un
eslabón o ecosistema en relación con
la materia orgánica total
Es el tiempo que tarda en renovarse un nivel trófico
o un ecosistema
Se puede medir en días, años, ...
El porcentaje de energía que es transferida desde un
nivel trófico al siguiente
Es la parte de la producción neta
de un determinado nivel trófico que se
convierte en Pn del nivel siguiente
Mide la cantidad de energía incorporada a un nivel trófico respecto del total asimilado
g C/cm2 kg C/m2 tm C/ha
PRIMARIANivel de productores
SECUNDARIANiveles consumidores
g C/m2 . día Kcal/ha . año
P. BRUTA P. NETA
Energía fijada por unidad de tiempo
Energía almacenada por unidad de tiempo
Pn = Pb - R
Pn / B B / Pn
Pn/Pn del nivel anterior . 100
Pn/Pb . 100
Las pirámides ecológicas
CONSUMIDORES PRIMARIOS
PRODUCTORES
Cada superficie es proporcional al
parámetro que esté representado:
Energía acumulada Biomasa
Nº de individuos
Pirámides de energía:
Siguen la regla del 10 %
Pirámides de energía:
Siguen la regla del 10 %
Pirámides de biomasaEn ecosistemas terrestres
grandes diferencias entre sus niveles
Pueden ser invertidas
Pirámides de biomasaEn ecosistemas terrestres
grandes diferencias entre sus niveles
Pueden ser invertidas
Pirámides de números
Pueden resultar invertidas
Pirámides de números
Pueden resultar invertidas
Factores limitantes de la producción primaria
Factor limitante
Factor del medio (luz, Tª, humedad) o elemento (P,N,Ca, K,…) que escasea en el medio, y que limita el crecimiento
de los seres vivos
Ley del mínimo de LIEBEG:El crecimiento de una especie vegetal
se ve limitado por el único elemento que se encuentra en una cantidad inferior a la mínima necesaria
y que actúa como factor limitante:
Los principales factores
limitantes de la producción primaria:
HumedadTemperatura
Falta de nutrientesAusencia de luz
Energías externas, de apoyo o auxiliares
Energías de procedencia solar: las ENERGÍAS EXTERNAS:
Ciclo del agua, vientos, desplazamientos de aguas,
variaciones de temperatura, lluvias, movimientos de nutrientes
Aportadas por seres humanos:ENERGÍAS DE APOYO Y AUXILIARES:
Maquinaria, riego, invernaderos, plaguicidas, abonos químicos,
selección de semillas, combustibles fósiles,..
Energía solar, se denomina la ENERGÍA INTERNALa cantidad solar utilizada para la fotosíntesis es del 0’06 al 0’09 del total incidente
Energías necesarias para la producción primaria
Humedad y Temperatura
En áreas continentalesPrincipales factores
limitantes: Tª y humedad
Si la Tª es muy alta se desnaturalizan proteínas
y decrece la PP
Atmósfera:21 % de O2 y 0’003 % CO2
RuBisCo Fotosíntesis
CO2
H2O
Formación de materia orgánica y desprendimiento
de oxígeno
Temperatura y humedadSi bajan los niveles de CO2 y suben los niveles de O2
RuBisCo
O2
Fotorrespiración
Proceso parecido a la respiraciónOcurre en presencia de luz
A la vez que la fotosíntesis, que se ralentiza
No se forma materia orgánica
Se consume oxígeno y se desprende dióxido de C
El proceso sigue hasta equilibrar los niveles de
ambos gases
Disminuye la eficiencia fotosintética
Se rebaja la producción de materia orgánica
Adaptación de las plantas a condiciones de humedad y eficiencia en el uso del agua
Plantas C3
Nº de átomos de C del primer compuesto sintetizado en la fotosíntesis
Trigo, patata, cebada, soja, arroz, tomate, algodón, judías, …
Pierden mucho agua a través de los estomas
Ningún problema en climas húmedos
SEQUÍA
Se cierran los estomas
Aumenta el oxígenoDisminuye el CO2Fotorrespiración
Se reduce la eficiencia fotosintética
Adaptación de las plantas a condiciones de humedad y eficiencia en el uso del agua
Plantas C4
Nº de átomos de C del primer compuesto sintetizado en la fotosíntesis
Maíz, caña de azúcar, sorgo, mijo,…
Mecanismo que les permite bombear el CO2
y acumularlo en sus hojas
Evitan la fotorrespiración
Mayor producción de materia orgánica
Cactus y plantas del desierto
Adaptacionesmorfológicas
Mecanismo CAM
Cierran los estomas durante el díaFijan el CO2 durante la noche
Fotosíntesis con el almacenado durante el día
Adaptaciones a las bajas temperaturas
Predominio de las plantas herbáceas
Estructuras hibernantes subterráneas:Bulbos, tubérculos, rizomas
Fotoperiodo:Época de máximo desarrollo de hojas y flores
La falta de nutrientesLa eficiencia fotosintética depende de la presencia de ciertos nutrientes
Su presencia depende de los mecanismos de reciclado, que dependen de las energías externas
El C no lo es
El N le sigue
en importancia
El P es el principal
Productores descomponedores
A mayor distancia más energías externas
Distancia entre productores y descomponedores: el
reciclado de materia
Océanos
Fotosíntesis en la zona fótica:
unos 200 m de profundidad
La descomposición de materia orgánica
en los fondos
Difícil retorno de nutrientes
que dificulta la PP
Energía externa: el viento en la
superficie marina. Se producen afloramientos
que arrastra los nutrientes que necesita
el fitoplancton en la superficie
Distancia entre productores y descomponedores: el reciclado de materia
Plataformas costeras
Energías externas:
oleaje que agita los fondos
nutrientes arrastrados por los ríos
Nutrientes arrastrados por corrientes superficiales
Elevada Productividad
Ecosistemas terrestres
Menor gasto de energías externas
Las distancias entre Productores y descomponedores son
mucho menores
20m copa árboles – suelo
0,1-0’5 m hierba – suelo
musgos y líquenes: Se superponen
producción y descomposición
La luz y la disposición de las unidades fotosintéticas
Luz Factor limitante Fondos oceánicos
La disposición de las unidades fotosintéticas es en sí mismo un factor limitante
para el que no hay solución técnica
Los sistemas de captación o fotosistemas,
se hacen sombra unos a otros. Cada uno formado por
centenares de unidades de captación y un solo centro de reacción:
clorofila en la que la energía lumínica comienza
su transformación en energía química
Aumenta la PP
Aún más luz(mediodía)
Disminuye la PP
Saturación
Factor limitante
sin solución
Aumenta la intensidad de
luz
Ciclos biogeoquímicos
Camino que sigue la materia que escapa de la biosfera hacia otros subsistemas terrestres (A, H, L) antes de retornar a la B.El tiempo de permanencia de los elementos en los distintos subsistemas es muy variable
Se llama reserva o almacén al lugar donde la permanencia es máxima.
Los ciclos tienden a ser cerrados.Las actividades humanas ocasionan apertura y aceleración de los ciclos contraviniendo el principio de sostenibilidad de reciclar al máximo la materia.
Esto origina que se escapen nutrientes y se produzcan desechos
El ciclo del CARBONOCO2 atmosférico
Fotosíntesis Difusión directa: paso a la hidrosfera
Consumidores
Respiración
Restos orgánicos
DescomponedoresCombustibles fósiles Enterramiento
geológico
Extracción
Combustión CO2 disuelto
Ecosistemas acuáticos
Rocas calizas Carbonatadas
Y silicatos cálcicos
Ciclo de la rocas
Erupciones volcánicas
Ciclo del carbono
El principal depósito es la atmósfera El ciclo biológico del C es la propia Biosfera quien controla los
intercambios de este elemento con la atmósfera … Se fija por la fotosíntesis y el intercambio por difusión directa con la hidrosfera Se devuelve a la atmósfera por la respiración de seres vivos El ciclo biológico moviliza cada año el 5 % del CO2 atmosférico en 20 años
se renueva totalmente …. Sumideros fósiles:
Almacén de Carbono La materia orgánica sepultada y en ausencia de oxígeno fermentaciones
bacterianas que la transforman en carbones y petróleos Esto supone una rebaja importante de los niveles de dióxido de C en la atmósfera
El retorno del CO2 ,almacenado durante millones de años, a la atmósfera
Paso del CO2 de la atmósfera a la litosfera y su retorno
ROCAS CARBONATADAS
CO2 + H2O + CaCO3 Ca2+ + 2HCO3- 1
ROCAS SILICATADAS
2CO2 + H2O CaSiO3+ 2HCO3-Ca2+ + + SiO2
2
En el mar, los animales marinos transforman el bicarbonato y los iones de Calcio en carbonato que incorporan en sus tejidos endurecidos
2HCO3- + Ca2+ CaCO3 + CO2 + H2O 3
Balances1 + 3 El carbonato formará parte de los sedimentos
No hay pérdidas netas del dióxido atmosférico
2 + 3 Sólo devuelven a la atmósfera 1 CO2 sumideros
Retorno Desde
la litosfera
El ciclo del FÓSFOROSedimentos y rocas sedimentarias FOSFATOS
ProductoresConsumidores
Descomponedores
Ecosistemas acuáticos
Retorno a tierraColonias de aves marinas
en la costa pacífica de Sudamérica
GUANOExcrementos
Abono fosfatado en agricultura
El ciclo del fósforo
El P no se presenta en forma gaseosa, no puede tomarse del aire La mayoría está inmovilizado en los sedimentos oceánicos Se libera muy lentamente, por meteorización de rocas fosfatadas Principal factor limitante recurso no renovable Fosfatos liberados por rocas fosfatadas y cenizas volcánicas son
transportadas por aguas corrientes hasta lagos o el mar precipitan y forman los almacenes sedimentarios
Tiempo de permanencia en ecosistemas terrestres: 100 a 10.000 años Tiempo de permanencia en los ecosistemas acuáticos: 1 a 10 años El hombre elabora abonos utilizando las reservas minerales en rocas
sedimentarias. El P es poco abundante en los seres vivos (1 % en animales y 0’2 % en
vegetales) pero importante: Huesos, caparazones ATP, ADN y ARN, NADP, NADPH
El ciclo del NITRÓGENON2 atmosférico Fijación
Industrial
NITRATOS
atmosféricaBiológica
ProductoresConsumidores
Descomponedores
Disolución y transporte
Medio acuático
Procesos de putrefacción de la materia orgánica muerta
NH3
Bacterias nitrificantes
Bacterias desnitrificantes
Erupciones volcánicas
El ciclo del nitrógeno
El nitrógeno libre forma el 78 % de la atmósfera El nitrógeno inerte es prácticamente inaccesible para la mayoría de
los seres vivos. Otros componentes atmosféricos: NH3 , de las emanaciones
volcánicas, y Nox que se forman en las tormentas eléctricas
Fijación industrial: por el método Haber-Bosch: se pasa del N2 a formas activas de forma parecida a la fijación atmosférica y a la combustión a altas temperaturas amoníaco y fertilizantes
Fijación atmosférica: tormentas eléctricas Fijación biológica: bacterias y hongos que transforman el N2
atmosférico en nitratos disponibles para las plantas: Bacterias: Azotobacter (suelo), cianobacterias (fitoplancton) y Rhizobium
(simbiosis en las raíces de leguminosas) Hongos: gen. Frankia, actinomiceto que forma nódulos radiculares con
árboles como el aliso La mayor parte del nitrógeno disponible para los seres vivos (93 %)
procede de la actividad de los descomponedores
PROCESOS DE NITRIFICACIÓN NITRIFICACIÓN: reacciones químicas de formación de nitratos Una de ellas es la fijación biológica Otra, a partir del amoníaco con intervención de las bacterias
nitrificantes:
NH3 NO2- NO3
-Nitrosomonas Nitrobacter
Las bacterias desnitrificantes empobrecen el suelo en nitrógeno Actúan cuando el suelo se encharca condiciones anaeróbicas También actúan cuando el suelo sufre un pisoteo excesivo.
(sobrepastoreo)
Las erupciones volcánicas emiten a la atmósfera Nitrógeno gaseoso, amoniaco y óxidos de nitrógeno (especialmente NO)
La intervención humana en el ciclo del nitrógeno
Procesos de combustión
a altas temperaturas
motoresReacción de N2 y O2
NO2
+ vapor de agua
Ácido nítricoLluvia ácidaNitratos Suelo
Fijación industrial y
abonado excesivo
Liberación de N2O a la
atmósfera
Liberación de N2O a la
atmósfera
Potente gas de efecto
invernadero
Fertilización excesiva
Aumenta el crecimiento vegetalEscasez de otros nutrientes:
calcio, magnesio, etc
Eutrofización del medio acuático
El ciclo del AZUFRE
Sulfatos: SO42-
precipitación
Yesos
Suelos: SO42-
ProductoresConsumidores
H2S
Bacterias sulfatorreductoras
Sulfuros de FeCarbones y petróleos
Pizarras y otras rocas con sulfuros
Erupciones volcánicas H2S a la atmósfera
SO2 a la atmósferaQuema de
combustibles fósilesSO3
H2SO4
Lluvia ácida
Algas
DM
S
El ciclo del azufre El principal almacén de sulfatos es la hidrosfera. La transferencia entre la tierra y el océano es bastante lenta Por evaporación de lagos y mares poco profundos los sulfatos se depositan
formando yesos Los sulfatos son abundantes en los suelos, se pierden por lixiviado, pero son
repuestos por las lluvias Sólo plantas, bacterias y hongos incorporan directamente el sulfato
SO42- SO3 H2S utilizable en la biosíntesis vegetal
Al morir los seres vivos liberan el sulfuro de hidrógeno a los demás subsistemas terrestres
En océanos profundos y lugares pantanosos, en ausencia de oxígeno, liberando oxígeno para la respiración de otros seres vivos
El sulfuro puede alcanzar lugares oxigenados donde forma de nuevo sultato, mediante proceso fotosintético o quimiosintético, en presencia o ausencia de luz y por la acción de bacterias quimiosintéticas
Los sulfuros pueden precipitar en forma de piritas. Pueden ser atrapados en sedimentos arcillosos, carbones y petróleos
FOTOSINTESIS
LOS ANIMALES, NECESITAN DIGERIR ALIMENTOS YA ELABORADOS
LAS PLANTAS SON CAPACES DE PRODUCIR SUS PROPIOS ALIMENTOS PROCESO
QUÍMICO
FOTOSÍNTESIS.
EN LA FOTOSÍNTESIS LAS PLANTAS DISPONEN DE UN PIGMENTO DE COLOR VERDE LLAMADO CLOROFILA QUE ES EL ENCARGADO DE ABSORBER LA LUZ ADECUADA PARA REALIZAR ESTE PROCESO.
ADEMÁS DE LAS PLANTAS, LA FOTOSÍNTESIS REALIZAN
LAS ALGAS VERDES CIERTOS TIPOS DE BACTERIAS.
SERES CAPACES DE PRODUCIR SU PROPIO ALIMENTO AUTÓTROFOS.
¿ Qué es la fotosíntesis? PROCESO QUE TRANSFORMA
LA ENERGÍA DE LA LUZ DEL SOL EN ENERGÍA QUÍMICA.
BÁSICAMENTE, ES ELABORACIÓN DE AZÚCARES A PARTIR DEL C02 ( DIÓXIDO DE CARBONO) MINERALES Y AGUA CON LA AYUDA DE LA LUZ SOLAR.
CO2 H2O
CH2O
LUZ
O2
La luz: ES NECESARIA PARA QUE SE PUEDA REALIZAR ESTE PROCESO
El agua: COMPONENTE IMPRESCINDIBLE EN LA REACCIÓN QUÍMICA DE LA FOTOSÍNTESIS.
El dióxido de carbono:
CONSTITUYE EL " MATERIAL" QUE, FIJADO CON EL AGUA, LAS PLANTAS UTILIZAN PARA SINTETIZAR HIDRATOS DE CARBONO.
Factores que condicionan la fotosíntesis
Los pigmentos:
SON LAS SUBSTANCIAS QUE ABSORBEN LA LUZ NECESARIA PARA PRODUCIR LA REACCIÓN.
La temperatura:
ES NECESARIA UNA TEMPERATURA DETERMINADA PARA QUE PUEDE PRODUCIRSE LA REACCIÓN.
Factores que condicionan la fotosíntesis
Fase fotoquímica o reacción de Hill
EN 1937, ROBERT HILL LOGRÓ DEMOSTRAR QUE LOS CLOROPLASTOS SON CAPACES DE PRODUCIR OXÍGENO EN AUSENCIA DE DIÓXIDO DE CARBONO, SIENDO ESTE DESCUBRIMIENTO UNO DE LOS PRIMEROS INDICIOS DE QUE LA FUENTE DE ELECTRONES EN LAS REACCIONES DE LA FASE CLARA DE LA FOTOSÍNTESIS ES EL AGUA.
Fases de la fotosíntesis
Fase fotoquímica o reacción de Hill
ANTERIORMENTE SE CONOCÍA COMO FASE LUMINOSA. LAS PLANTAS ABSORBEN LA LUZ A TRAVÉS DE SUBSTANCIAS LLAMADAS PIGMENTOS. DESTACANDO LA CLOROFILA.
LOS PIGMENTOS DEBEN SU COLOR A LA LUZ QUE NO SON CAPACES DE ABSORBER.
LA CLOROFILA ABSORBE PRÁCTICAMENTE TODOS LOS COLORES DEL ESPECTRO VISIBLE EXCEPTO EL VERDE.
TIPOS DE CLOROFILA:
LA CLOROFILA A TIENE UN COLOR VERDE AZULADO
LA CLOROFILA B UN COLOR VERDE AMARILLENTO.
LA CLOROFILA A ENCARGADA DE CAPTURAR LAS LONGITUDES DE ONDA VIOLETA Y ROJO.
LA CLOROFILA B ABSORBE AQUELLAS LONGITUDES DE ONDA QUE NO ES CAPAZ DE ABSORBER LA CLOROFILA A (VERDE Y ANARANJADO -ROJO).
LA TRANSFIEREN A LA CLOROFILA A, PARA QUE PUEDA TRANSFORMARLAS.
Fase de fijación del dióxido de carbono (Ciclo de Calvin):
1940, EL QUÍMICO NORTEAMERICANO MELVIN CALVIN INICIÓ ESTUDIOS E INVESTIGACIONES SOBRE LA FOTOSÍNTESIS PREMIO NOBEL DE QUÍMICA DE 1961. GRACIAS A LA APLICACIÓN DEL CARBONO 14 RADIOACTIVO DETECTÓ LA SECUENCIA DE REACCIONES QUÍMICAS GENERADAS POR LAS PLANTAS AL TRANSFORMAR DIÓXIDO DE CARBONO GASEOSO Y AGUA EN OXÍGENO E HIDRATOS DE CARBONO, LO QUE EN LA ACTUALIDAD SE CONOCE COMO CICLO DE CALVIN.
ESTE CICLO SE PRODUCE EN LOS CLOROPLASTOS DEL ESTROMA Y CONVIERTE EL CO2 QUE LAS PLANTAS ABSORBEN A TRAVÉS DE LOS ESTOMAS EN HIDRATOS DE CARBONO. PARA QUE PUEDA DARSE ESTE PROCESO SE DEBERÁN UTILIZAR LOS MATERIALES ELABORADOS EN LA ANTERIOR FASE.
¿Cómo se produce la fotosíntesis?
LA FOTOSÍNTESIS SE PRODUCE PRINCIPALMENTE EN LAS HOJAS DE LAS PLANTAS, AUNQUE EN MENOR PROPORCIÓN PUEDE PRODUCIRSE EN LOS TALLOS, ESPECIALMENTE EN ALGUNAS PLANTAS QUE HAN SUFRIDO ADAPTACIONES, COMO LOS CACTUS O LAS PLANTAS CRASAS.
LAS HOJAS CONSTAN FUNDAMENTALMENTE DE LAS SIGUIENTES PARTES:
EPIDERMIS: LA EPIDERMIS ES LA CAPA EXTERNA DE LA HOJA QUE LA CUBRE TANTO POR EL HAZ COMO POR EL ENVÉS.
MESÓFILO: EL MESÓFILO ES LA CAPA MEDIA DE LA HOJA.
LOS HACES VASCULARES: SON LOS CANALES QUE, EN FORMA DE VENAS, PERMITEN EL TRANSPORTE DE SUBSTANCIAS NUTRITIVAS Y AGUA.
LOS ESTOMAS: SON UNA ESPECIE DE AGUJEROS O VÁLVULAS QUE PERMITEN EL INTERCAMBIO DE GASES ENTRE EL INTERIOR DE LA HOJA Y EL MEDIO EXTERIOR.
El proceso de fotosíntesis se lleva a cabo en la capa media de la hoja o mesófilo
En donde se hallan los órganos especializadas en este proceso llamados cloroplastos
de una membrana externa
de una membrana interna
sacos, llamados tilacoides
se forma la clorofila
aparecen agrupados en columnas verticales llamadas granas
El espacio restante interior de los cloroplastos queda cubierto por un fluido llamado estroma.
LA REACCIÓN SE PRODUCE EN LAS MEMBRANAS DE LOS TILACOIDES DONDE SE ENCUENTRAN LOS PIGMENTOS QUE SON CAPACES DE ABSORBER LAS DIFERENTES LONGITUDES DE ONDA DE LA LUZ.
ESTA ABSORCIÓN DE LA LUZ PRODUCE UNA REACCIÓN QUÍMICA CUANDO LA ENERGÍA DE LOS FOTONES DESCOMPONE EL AGUA Y LIBERA OXÍGENO, PROTONES Y ELECTRONES.
LOS ELECTRONES SE UTILIZAN PARA SINTETIZAR, DOS APARECEN AGRUPADOS EN COLUMNAS VERTICALES LLAMADAS GRANAS, MOLÉCULAS ENCARGADAS DE ALMACENAR Y TRANSPORTAR ENERGÍA : LA ATP ( ADENOSIN TRIFOSFATO O TRIFOSFATO DE ADENOSINA) Y NADP (NICOTIAMIDA-ADENINA DINUCLEOTIDO FOSFATO) .
ESTAS DOS MOLÉCULAS SE UTILIZARÁN EN LA SIGUIENTE FASE DE LA FOTOSÍNTESIS PARA TRASFORMAR EL DIÓXIDO DE CARBONO (C02) Y EL AGUA (H2 0) PARA LA PRODUCCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA. ( HIDRATOS DE CARBONO)
LA FASE DE FIJACIÓN DEL DIÓXIDO DE CARBONO O CICLO DE CALVIN
estroma
dióxido de carbono y el ATP
formar el primer compuesto orgánico en forma de moléculas de gliceraldehido-3-fosfato una molécula que contiene tres átomos de carbón
hidratos de carbono
Las plantas que siguen este proceso se denominan plantas C3
PLANTAS C4
consiguen mediante una enzima especial añadir un paso más al ciclo de Calvin y elaboran previamente al gliceraldehido-3-fosfato una molécula que contiene 4 átomos de carbono, llamada oxaleacetato.
consiguen superar la eficacia de la fotosíntesis en condiciones de baja cantidad de agua disponible.
EL AGUA ES NECESARIA PARA PODER METABOLIZAR EL CO2. (EN EL METABOLISMO DE LAS PLANTAS C3, POR CADA MOLÉCULA DE AGUA Y POR CADA CUATRO FOTONES SE FORMAN MEDIA MOLÉCULA DE OXÍGENO, 1,3 MOLÉCULAS DE ATP, Y UN NADPH + H+.) CUANDO LAS PLANTAS C3 DETECTAN LA FALTA DE AGUA EN EL SUELO, TAL COMO OCURRE EN EL VERANO, CIERRAN LOS ESTOMAS Y DETIENEN EL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS.
LAS PLANTAS C4 PUEDEN SEGUIR TRABAJANDO PORQUE CONSIGUEN REALIZAR LA FOTOSÍNTESIS CON BAJOS NIVELES DE CO2. PERTENECEN A ESTE GRUPO PLANTAS UNA SERIE DE VEGETALES PROCEDENTES DE ZONA CÁLIDA Y SECA, TALES COMO EL MAÍZ, LA CAÑA DE AZÚCAR O LA GRAMA. ESTA ES LA RAZÓN POR LA CUAL LA GRAMA, POR EJEMPLO, ES TAN RESISTENTE A LA SEQUÍA.
LAS PLANTAS CAM
consiguen fijar el CO2 por la noche dado que durante el día permanecen con los estomas cerrados para evitar la pérdida de agua.
El particular proceso fotosintético que llevan a cabo las plantas crasas, entre las que se encuentran los cactos.
Crassulean Acid Metabolism)
IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LA FOTOSÍNTESIS
LA FOTOSÍNTESIS ES SEGURAMENTE EL PROCESO BIOQUÍMICO MÁS IMPORTANTE DE LA BIOSFERA POR VARIOS MOTIVOS:
LA SÍNTESIS DE MATERIA ORGÁNICA A PARTIR DE LA INORGÁNICA SE REALIZA FUNDAMENTALMENTE MEDIANTE LA FOTOSÍNTESIS. POSTERIORMENTE IRÁ PASANDO DE UNOS SERES VIVOS A OTROS MEDIANTE LAS CADENAS TRÓFICAS, PARA SER FINALMENTE TRANSFORMADA EN MATERIA PROPIA POR LOS DIFERENTES SERES VIVOS
PRODUCE LA TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA LUMINOSA EN ENERGÍA QUÍMICA, NECESARIA Y UTILIZADA POR LOS SERES VIVOS
EN LA FOTOSÍNTESIS SE LIBERA OXÍGENO QUE SERÁ UTILIZADO EN LA RESPIRACIÓN AEROBIA COMO OXIDANTE.
LA FOTOSÍNTESIS CAUSÓ EL CAMBIO PRODUCIDO EN LA ATMÓSFERA PRIMITIVA, QUE ERA ANAEROBIA Y REDUCTORA.
DE LA FOTOSÍNTESIS DEPENDE TAMBIÉN LA ENERGÍA ALMACENADA EN COMBUSTIBLES FÓSILES COMO CARBÓN, PETRÓLEO Y GAS NATURAL.
EL EQUILIBRIO NECESARIO ENTRE SERES AUTÓTROFOS Y HETERÓTROFOS NO SERÍA POSIBLE SIN LA FOTOSÍNTESIS.
GRACIAS POR SU ATENCION
