Unidad II Fundamentos de Ingeniería Ambiental I Procesos ambientales naturales Flujo de Energía en los ecosistemas

La base del ciclo de la energía es la energía solar. Flujo de Energía Planeta Tierra = Sistema Abierto La energía fluye a través de un ecosistema en una serie de transformaciones. La base del ciclo de la energía es la energía solar. Un 50% de la energía de las radiaciones solares es interceptada por las nubes. Las nubes emiten la mitad de esta energía, es decir, un 25 % del total. Un 27% de la energía permanece retenida en las nubes, mientras que el 23% restante llega a la corteza terrestre.

Flujo de Energía

Flujo de Energía Energía Solar Energía Calórica Atmósfera

Descripción general y componentes gaseosos La atmósfera es la capa gaseosa que cubre la Tierra y que se mantiene atrapada a ella por la fuerza de atracción gravitacional. En términos relativos al tamaño de la Tierra, cuyo radio es alrededor de 6400 km, el espesor de la atmósfera es muy pequeño considerando que el 99% de su masa se concentra en los primeros 30 km sobre la superficie de la Tierra.

Descripción general y componentes gaseosos Cerca de la superficie terrestre la atmósfera seca (sin vapor de agua) está compuesta en un 99% de su volumen por: Nitrógeno (78.1%) Oxígeno (20.9%). El 1% restante se reparte entre un conjunto de otros gases: Argón (A) 0.93% Dióxido de carbono (CO2) 0.033% Neón (Ne) Helio (He) con concentraciones aún menores.

Estructura de la Atmósfera TROPOSFERA: capa mas cercana a la superficie donde ocurren los fenómenos meteorológicos. ESTRATOSFERA: se extiende hasta unos 45 km. En ella la temperatura aumenta con la altura hasta un valor cercano a 0°C. MESOSFERA: en esta capa la temperatura disminuye con la altura, y culmina a unos 80 km de altitud donde la temperatura es del orden de -90°C. TERMOSFERA: desde la mesopausa hasta un nivel superior no bien definido la temperatura vuelve a aumentar con la altura. (Fuente: LUTGENS Y TARBUCK)

La Atmósfera La atmósfera esta sujeta al bombardeo de radiación y de partículas con gran energía provenientes del sol y de la radiación cósmica del espacio exterior. Esta energía tiene efectos químicos importantes, especialmente en los limites exteriores de la atmósfera. Fotodisociación - Fotoionización

Fotodisociación - Fotoionización

Flujo Energético La energía que se recibe del Sol se recibe en forma de radiación La radiación electromagnética es clasificada en "bandas", de acuerdo a su longitud de onda. Como se observa, a medida que pasamos de longitudes de onda muy cortas hacia aquellas muy largas, se pasa de rayos cósmicos, gamma, X, ultravioleta, luz visible, radiación infrarroja, microondas y ondas de radio.

Flujo Energético

Flujo Energético

Flujo de energía en los ecosistemas De la cantidad de luz solar que finalmente alcanza la superficie terrestre, el planeta sólo aprovecha por medio de la fotosíntesis entre el 1 y el 2%. La Fotosíntesis es el proceso mediante el cual los vegetales fijan la luz solar y la transforman en energía química para ser utilizada por los organismos vivos.

Flujo de energía en los ecosistemas

Flujo de energía en los ecosistemas Fotosíntesis 6CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 Respiración C6H12O6 + 6 O2 38 ATP + 6CO2 + 6 H2O + Calor

Flujo de Energía en los Ecosistemas 100% energía solar ingresa al ecosistema Ecosistema 98% energía 2 % energía para fotosíntesis Calor Tejidos muertos Productores Tejidos muertos Herbívoros Reductores Tejidos muertos Carnívoros Calor El 100% de la energía que ingresa al ecosistema retorna al espacio como calor.

Flujo de energía en los ecosistemas

Leyes de la Termodinámica La primera ley expresa que: la energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma de una forma de energía a otra. La segunda ley expresa: que cuando la energía cambia de una forma a otra, parte de ésta se convierte en calor perdido no útil. Como resultado se requiere un abastecimiento constante de energía para mantener un sistema.

Ley del Diezmo Ecológico “La energía total contenida en un nivel trófico del ecosistema alcanza un valor de, aproximadamente, un décimo de la energía correspondiente al nivel trófico anterior”

Flujo de Energía

Flujo de Energía

Flujo energético en un sistema industrial Gases a la chimenea Combustible Caldera Vapor Turbina Electricidad Generador Aire Agua Condensador Bomba Agua de enfriamiento

Productividad de los ecosistemas Cuando se habla de producción de un ecosistema se hace referencia a la cantidad de energía que ese ecosistema es capaz de aprovechar. Una pradera húmeda y templada, por ejemplo, es capaz de convertir más energía luminosa en biomasa que un desierto y, por tanto, su producción es mayor.

Producción de energía Para entender la producción de energía es necesario conocer los siguientes conceptos: Producción primaria: Es la cantidad de energía fijada por los vegetales en la fotosíntesis. Producción bruta: Energía total asimilada por el organismo. Producción neta: Energía que se utiliza en crecimiento y reproducción, esa es la cantidad de energía que queda después de descontar los gastos de energía en respiración

Productividad Primaria Energía Solar no aprovechada Productores Respiración Tejidos corporales

Producción primaria neta de algunos ecosistemas naturales y agrícolas Descripción del ecosistema Productividad primaria neta (g materia orgánica / m2. año) Tundra 400 Desierto 200 Selva Tropical Hasta 2800 Estanques de agua dulce 959 – 1500 Mar abierto 100 Arrecife de coral 4900 Campo de maíz 1000 – 6000 Arrozal 340 – 1200 Campo de caña de azúcar Hasta 9400 Fuente: Atlas y Bartha 1998