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Desde el principio de la vida en nuestro planeta existió la energía, la cual es interconvertible con la materia, hecho ampliamente demostrado por la célebre ecuación de Albert Einstein, E = mc2, donde la variable E, representa la energía, la variable m, representa la masa, multiplicada por la constante c, que es la velocidad de la luz, elevada al cuadrado, así mismo, la primera ley de la termodinámica enuncia de manera clara y sencilla lo que la mayoría de nosotros conocemos como la ley de la conservación de la energía, según la cual, La energía no se crea ni se destruye solo se transforma.
Un arcoiris formado sobre las aguas de la represa La Coromoto, embalse de agua dulce ubicado en el Edo. Portuguesa, al oeste de Venezuela, es demostrativo de los componentes de la luz blanca proveniente del sol, fuente de energía primaria que los vegetales verdes usan para convertirla en energía química que almacenan en los alimentos.
Por supuesto, estos principios universales también se aplican a sistema dinámicos, como los que son de interés especial para las ciencias naturales, los ecosistemas, que, incluyen los factores bióticos (flora, fauna, hongos, microorganismos, etc.) y los factores abióticos (luz, calor, humedad, suelo, etc.), que se mantienen en constante interacción, donde ocurre la conversión constante entre la materia y la energía.
A la izquierda de esta imagen, observamos una plantación agrícola de piñas, un ecosistema intervenido por el hombre, mientras que a la margen derecha de la carretera, está el bosque xerófito intacto, destacando que ambos ecopsistemas están relacionados con un medio físico neblinoso, húmedo, rico en especies de fauna silveste y organismos de los dominios Eucariota (fauna, flora y Fungi) y procariota (bacterias y archaea).
Esta primera Ley de la termodinámica es la que permite comprender y explicar cómo se sostienen de manera casi infinita los sistemas ecológicos, facilitando nuestro entendimiento acerca de la manera en la cual ocurren las relaciones intra e inter específicas, que dan continuidad a la vida, permiten que se desarrollen los distintos nichos ecológicos y que cada especie en competencia, evolucione y se adapte a las condiciones cambiantes.
Imagen de un roedor que ha sido depredado, probablemente por un felino, diseminando partes del cuerpo, bien para comerlas después o, para desecharlas, lo que están aprovechando algunos insectos para alimentarse y poner sus huevos. Esta es una relación interespecífica (entre especies diferentes del mismo ecosistema),donde la energía fluye desde un ser omnívoro, a otro consumidor secundario.
Dos individuos de hongo de bolas de lobo, o puffball (Lycoperdon sp, Familia Agaricaceae, Orden Agaricales, Clase Agaricomycetes, Filo Basidiomycota, Reino Fungi), compiten entre sí para obtener la mayor cantidad de nutrientes y factores fisicos ambientales, para logra un mayor tamaño y excelentes condiciones morfológicas y ecológicas. Esta es una relación ecológica entre individuos de la misma especie (relación intraespecífica), donde la energía fluye desde los organismos productores y la materia orgánica putrefacta, hacia los organismos desintegradores, en este caso, los hongos.
Es un hecho conocido, que mientras interactúan elementos autóctonos del ecosistema, este no sufre perturbaciones que alteren su equilibrio dinámico, y a pesar de ocurren eventos catastróficos como terremotos, incendios, o muertes violentas de algunos individuos, al final, el balance del sistema ecológico es equilibrado, y la cantidad de energía y materia que ingresaron, son equivalentes a la cantidad que circulan o salen del ecosistema.
Una especie de la Familia Columbidae ha sido depredada dentro de un ecosistema en la zona rural de la población de Sanare, Edo. Lara, y por la disposición de los desperdicios dejados en el sitio, me hace presumir que el cazador fue un zorro gris, muy común en estos ecosistemas, que usan a estas presas para suplir sus requerimientos nutricionales, liberando la energía que contiene la carne por intermedio del metabolismo celular. En este caso, la energía ha fluido desde un herbivorista hacia un consumidor secundario, en una relación interespecífica.
Si el ecosistema sufre la intervención de la mano del hombre, a través de la tala, quema, introducción de especies exóticas, extracción de productos de flora o fauna, uso de agroquímicos sistémicos y residuales, cacería furtiva, creación de monocultivos, entre otras actividades humanas, de inmediato el sistema biológico se perturba y ocurre un desbalance entre la materia o energía que ingresa, circula o sale del mismo, poniendo en grave riesgo los individuos de las distintas especies, que incluso, pueden llegar a desaparecer, a través de un proceso conocido como extinción,
Ejemplar tilapia azul (Familia Cichlidae, Especie Oreochromis aureus), un pez exótico, invasor, voraz, agresivo y destructor de los huevos, alevines y juveniles de nuestros peces autóctonos, que fue introducido en Venezuela desde África.
Ejempares de tilapia roja (Oreochromis mossambicus, Híbrido rojo, Familia Cichlidae), pez exótico introducido a Venezuela desde África, que se ha encargado de destruir a nuestras espcies autóctonas, en especial a las que viven en lagunas creadas en forma artesanal, incluidos ejemplares de su misma Familia Cichlidaae.
Este es el pez pico de frasco o San Pedro (Caquetaia kraussii, Familia Cichlidae), el cual es muy común en las lagunas artesanales del norte del Edo. Lara, que ha sido diezmado en gran medida por la acción depredadora de las especies de tilapia introducidas en eas zonas venezolanas. Este pez es muy abundante, lo que ha permitido que soporte el acoso de las tilapias, pero en un futuro pudiera sufrir algún problema poblacional. En este caso, la energía fluye desde una especie a otra diferente (Relación interespecífica).
A través de la primera ley de la termodinámica es posible comprender como ocurre el proceso de higiene y limpieza de los espacios naturales ocupados por los ecosistemas, que tienen cuadrillas vivas dedicadas a sanear esas áreas que, por lo general, representan los hábitats de los factores bióticos, garantizando que cada zona biológica esté libre de contaminantes, y en forma paulatina, se vaya disponiendo de la materia orgánica putrefacta, para que no afecte el desarrollo de los seres vivos, que también se valen de marcadores ambientales, que por lo general, son las primeras especies en ser afectadas por las perturbaciones que sufren estos sistemas.
Dos ejemplares de rana platanera (Clase Amphibia, Orden Anura, Familia Hylidae, Especie Boana crepitans), viviendo en una planta de gallito o cruz de mayo (Familia Bromeliaceae, Especie Aechmea bracteata), donde se protegen escondiéndose entre el follaje y depositan sus huevos en las piscinas que se forman en el centro de la roseta basal formada por las hojas. A estas ranas las afectan los cambios ambientales, los agroquímicos y sobre todo, las altas temperaturas. Los grandes ojos indican que son animales de hábitos nocturnos y su presencia indica que el ecosistema está sano y en armonía con todos sus elementos constituyentes.
Huevos de un anfibio no identificado, depositados a la orilla de una laguna artesanal, ubicada al norte del Edo. Lara, La presencia de estos huevos indica que el agua de este ecosistema, a pesar de su color, está libre de contaminantes, como pesticidas o defoliantes. Por supuesto, no están excentos de ser depredados por algún pez, ave, u otros renacuajos.
Entre los elementos del ecosistema que actúan como cuadrillas de limpieza e higiene destacan los seres descomponedores, que están representados por muchas especies del Dominio Eucariota, Reino Fungi (hongos), Dominio Procarionte, Reino Bacterias (bacterias), así como elementos del Dominio Procarionte, Reino Archaea (microorganismos diferentes a las bacterias), los cuales se alimentan de los restos de toda la materia orgánica que se va acumulando en los espacios de los ecosistemas, degradándola hasta el nivel molecular, permitiendo que el material no asimilado por ellos, se reincorpore al ambiente, ya sea en forma de gases que van a la atmósfera, líquidos o fluidos, que van a la hidrósfera o al suelo, junto con los desechos sólidos.
Un ejemplar de un mamífero, en este caso una vaca (Familia Bovidae, Especie Bos taurus), un herbívoro estricto, se tira al suelo a rumiar, repasando los vegetales que ha comido, y al final, excreta una masa de materia orgánica, contentiva de abundante fibra vegetal, mucosas intestinales y semillas intactas, susceptibles de germinar. En este caso, la energía ha viajado desde la fuente primaria, el sol, a los vegetales, y de ahí, a la vaca, que asimila parte de esa energía y excreta la materia que su rumen no puede digerir. En Venezuela, llamamos bosta a las heces fecales de la vaca.
Un grupo numeroso de hongos del Orden Agaricales ha invadido una bosta de vaca, frutificando apropiadamente, degradando la materia orgánica contenida en las heces de la vaca, usando parte de esa materia orgánica para suplir sus requerimientos energéticos metabólicos, permitiendo que el resto de esa materia orgánica, que no han asimilado, pase a incorporarse al suelo
Los seres descomponedores son imprescindibles para el reciclaje de los elementos acumulados en el medioambiente, pues muchos pasos importantes de los ciclos biogeoquímicos (ciclo hidrológico, ciclo del carbono, ciclo del nitrógeno, etc.), dependen de la acción metabólica de estos seres vivos que, asociados con individuos de mayor tamaño, pertenecientes al dominio Eucariota, como las especies de la Familia Cathartidae, que incluye cinco géneros y siete especies activas actualmente en la naturaleza (Cathartes, Coragyps, Gymnogyps,, Sarcoramphus y Vultur), disponen de la mayoría de los cadáveres animales y vegetales, así como de muchos contaminantes sólidos que se depositan en los espacios naturales.
Un mono capuchino (Clase Mammalia, Orden Primates, Familia Cebidae, Especie Cebus olivaceus), que ha muerto de causas desconocidas y está tirado en el suelo, en la zona montañosa de Mucuragua, al norte del Edo. Lara, con evidentes rasgos de haber estado allí toda la noche, ya que su pelaje estaba húmedo y lleno de tierra, quizás por la acción de algún depredador, como un perro o un zorro. Lo extraño fue que no accedieron a la carne.
Ejemplares de buitre negro americano o zamuros (Familia Cathartidae, Especie Coragyps atratus), compiten por algún almento entre la basura, fotografiados en un espacio abandonado de la Universidad Politécnica de Barquisimeto (UNEXPO). Son de hábitos diurnos y tienen un excelente olfato y vista. Son eficientes voladores. De seguro, sí divisaran al mono capuchino que les mostré en la imagen anterior a esta, darían cuenta de toda su materia orgánica, limpiando esos espacios de manera muy efectiva y útil para el ecosistema. Por supuesto, ayudados por los organismos desintegradores, como hongos, bacterias y archaea.
A estas grandes especies voladoras que, en Venezuela llamamos zamuros, se unen muchas especies carroñeras y oportunistas, tales los insectos, que depositan sus huevos sobre la materia orgánica y a medida que cumplen su ciclo vital, se alimentan de esa carroña, sin olvidar a los escarabajos, sobre todo, los que se dedican a vivir del excremento, también llamados rueda pelotas, porque los divisamos en los espacios naturales acarreando bolas de excremento más grandes y pesadas que sus propios cuerpos; o los peces, que se alimentan, entre otras cosas, a partir de las heces de muchos mamíferos y reciclan toda la materia que no pudieron asimilar esos individuos.
Moscas de la carroña (Clase insecta, Orden Dipteras, Familia Sarcophagidae, Género Sarcophaga), posadas sobre las heces fecales de mi perra Laika, dando señales de que se están alimentando o colocando sus huevos en esa materia orgánica. Al final, entre los elementos físicos del ambiente, las larvas de las moscas y los ejemplares adultos, seguramante, van a dar cuenta de toda esa materia, convirtiéndola en energía química por intermedio del metabolismo celular, y el resto, convertido en materia seca, se va a incorporar al sustrato.
Dos escarabajos (Orden Coleoptera, Familia Scarabaeidae, Especie Scarabaeus laticollis), tratan de acarrear una bola de estiercol, caminando hacia atrás, mientras dirigen su potencial comida a una madriguera.
FUENTE
Tengan presente que en época de escasez, muchos seres vivos acuden a ls cadáveres y heces diseminadas por los campos como fuente de alimento, ya que de ponerse muy exquisitos, corren el riesgo de morir por desnutrición, así que la lista de carroñeros oportunistas puede ser muy larga, y al final, parte de las moléculas nutritivas presentes en la carroña es asimilada por esos seres, que, finalmente, expulsan un excedente, en forma de heces fecales, que también será degradada por los organismos descomponedores, como los hongos y microorganismos procariontes.
Dos gallinas (Especie Gallus gallus domesticus, Familia Phasianidae, Orden Galliformes, Clase Aves), en su rol de omnívoros, buscan comida entre el consumidero de las aguas negras de una vivienda rural, ubicado en el caserío Usera, al norte del Edo. Lara. Es probable que a estas aves no les estén suministrando la cantidad de granos necesaria para satisfacer sus requerimientos nutricionales (herbívoros), por lo que se comportan como depredadores secundarios, cazando insectos, lombrices, caracoles y pequeños reptiles.
Es fácil entender que, como resultado de los procesos fisiológicos (excreción de heces y orina, sudor, flatulencias, mudas de piel, restos de alimentos desechados, de las especies silvestres, envejecimiento, entre muchas otras, se depositan en los espacios naturales elementos que terminan contaminando los ecosistemas, sim embargo, cuando hacemos recorridos por estos sitios, observamos que toda esa materia orgánica se está descomponiendo y, lentamente, pero de forma segura, se degradan y reincorporan al sistema natural, confirmando que la energía, y la materia, no se crean ni se destruyen, solo se transforma.
También es discutible, el tema referido a la primera fuente de energía que dio vitalidad a los ecosistemas, pero esa es materia para otro momento.
Un fruto del árbol de guanabana (Familia Annonaceae, Especie Annona muricata), se ha caido al suelo, y un hongo saprofito filamentoso, no identificado, lo ha invadido, degradando lentamente su materia orgánica.
En ocasiones, nuestro sentido del olfato es estimulado por el olor que se desprende de material putrefacto, sobre todo, el cadáver de algún animal que se descompone en un espacio natural, causándonos repulsión. Esta es prueba inequívoca de que las bacterias y archae se están alimentando de esa materia orgánica, y el mal olor es el resultado de las reacciones metabólicas, que liberan gases como el metano, amoniaco y dióxido de carbono, los cuales se incorporan a la atmósfera y pueden ser reutilizados durante procesos como la fotosíntesis, o el ciclo del nitrógeno, entre otros.
Un sapo de caña (Rinella marina, Familia Bufonidae), fotografiado sobre una vía de penetración agrícola en el sector de las montañas de Mucuragua, al norte del Edo. Lara, después de que lo aplastó el neumático de un vehículo. Transcurrido algún tiempo, si no es devorado por los zamuros o cualquier otra ave de rapiña, va a comenzar a descomponerse, y de su materia orgánica se van a desprender olores desagradables. Aunque no veamos a los causantes de esa degradación, tengan por seguro que son hongos, bacteria y archaea, que están cumpliendo su rol de organismos desintegradores en el ecosistema.
Es conveniente recordar que, la microbiota presente en los intestinos de los animales ayuda a la digestión de los alimentos a medida que realizan su metabolismo, dando como resultado muchos gases, llamados flatulencias, los cuales también forman parte del cúmulo de subproductos que se reincorporan al medioambiente, y que sin dudas, tienen su olor característico, asociado con el microorganismo que esté degradando el alimento en los intestinos, y pueden encontrarse gases como nitrógeno (70-85 %), hidrógeno (0-50 %), dióxido de carbono (10-30 %), metano (0-10 %), oxígeno (0-10 %), además de trazas de ácido butírico (olor a mantequilla rancia), sulfuro de hidrógeno (olor a huevos podridos) y disulfuro de carbono.
Los animales, como este caballo, tienen un proceso digestivo complejo, ayudado por los microorganismos que viven en sus intestinos, que facilitan la degradación de los alimentos para aprovechar al máximo los nutrientes que poseen. Como residuo de esos procesos están las heces fecales y las flatulencias, que son formas de materia interconvertibles en energía.
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Imaginen la cantidad de ganado de todo tipo que actualmente se cría en todo el planeta, y cuántas flatulencias incorporan a la atmósfera, y, sobre todo, la utilidad que pueden tener estos gases en los procesos biológicos naturales.
Los conejos (Clase Mammalia, Orden Lagomorpha, Familia Leporidae, Género Sylvilagus), constituyen una ganadería menor de buena aceptación en Venezuela y su tasa de reproducción es muy elevada, con lo que se asegura conversión de materia seca o vegetal en carne, adicionada a las abundantes deyecciones que se usan como abono orgánico. Las flatulencias también son abundantes.
Es muy importante tomar conciencia en torno a las especies presentes en los ecosistemas naturales que se encargan de la degradación de la materia orgánica, su reincorporación a los ciclos biogeoquímicos, y su reutilización por los seres vivos, garantizando que la materia y la energía no se pierdan en el espacio, y por el contrario, circulen de manera perfecta, alimentando el motor de la vida, dentro de los espacios naturales.
El sol, nuestra fuente primaria de energía.
Los zamuros constituyen una especie excepcional en el proceso de movimiento de la materia y energía dentro de los ecosistemas.
Bibliografía sugerida:
Conservación de la energía.
FUENTE
Sólo quedan dos rinocerontes blancos del norte, en el mundo y ambos son hembras.
FUENTE
Bacteria.
FUENTE
Energía.
FUENTE
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Excelente e interesante artículo, expones con mucha claridad y variados ejemplos la ley de la conservación de la energía. Me ha gustado mucho el enfoque y los ejemplos que has puesto. Gracias por compartir. Saludos cordiales.