Ecologia de Comunitats i Ecosistemes

Ecologia de Comunitats i Ecosistemes:

Unitat temàtica 1: Flux d’energia i de matèria orgànica en els ecosistemes

D’on ve l’energia i com circula?
Quasi tota l’energia que alimenta els sistemes dinàmics a la Terra (sistema climàtic, hidrològic, ecosistemes,...) s’origina en el Sol.
Aquesta, es genera en el centre del Sol quan els àtoms d’hidrogen es fusionen produint heli (fusió nuclear).Cada segon de fusió:


Emissió de radiació
Segons la llei de Stephan-Boltzmann, la quantitat de radiació electromagnètica emesa per un cos està directament relacionada amb la seva temperatura.


Un petit augment de la temperatura d’un cos radiant porta associada una gran quantitat d’energia addicional emesa.
A més, d’aquesta equació deriva la tercera llei de la termodinàmica, segons laqual un cos a 0ºK no emet energia.

Segons la llei de Wien, la longitud d’ona de màxima emissió de qualsevol cos és inversament proporcional a la seva temperatura absoluta.
Per tant, quan més alta sigui la temperatura d’un cos, més curta serà la longitud d’ona de màxima emissió. En incrementar la temperatura d’un cos la seva longitud d’ona de màxima emissió es tornarà menor.
La superfícieradiativa del Sol (fotosfera) presenta una temperatura de aproximadament 58.000 ºK.
La major part de radiació electromagnètica emesa des del Sol és visible, es centra en 0,5 μm. L’energia que emet el Sol des de la seva superfície és aproximadament 63.000.000 W·m-2
Aquesta energia viatja per l’espai fins a ser interceptada pels cossos celestes (planetes i altres).
La Terra, amb 288 ºK (uns 15ºC),emet 10 μm.


Quanta radiació ens arriba?
Segons la llei de la inversa al quadrat, la intensitat per unitat de superfície de la radiació que arriba d’es d’un punt emissor és la inversa de la distància recorreguda al quadrat.
Intensitat =


Reducció de la intensitat de la radiació amb la distància recorreguda:

L’energia que arriba a la Terra des del Sol, sense ser del tot constant, essitua al voltant de:


Aquesta intensitat varia sobre tot per canvis en la distància entre la Terra i el Sol, així com variacions en l’activitat del Sol.
Per tant, la radiació solar incident:
No és homogènia.
Presenta un espectre amb qualitats diverses.
La longitud d’ona més llarga (a partir del vermell) està associada a impactes d’energia menys concentrada.
La longitud d’ona més curta(violeta i ultravioleta) correspon a energia més concentrada.

Com es distribueix l’energia?
Els cicles estacionaris i diaris són molt importants pels ritmes de la vida als ecosistemes.
La franja del planeta que està situada entre els 40º N y S s’escalfa més que la resta; mentre que en latituds superiors a 40º predomina la pèrdua de calor.


Sobre l’equador la radiació solar escalfal’atmosfera. L’aire s’eleva i dóna lloc al cinturó equatorial de baixes pressions.
Al ascendir l’aire es refreda i el vapor d’aigua es condensa i cau en forma de pluja abundant en el cinturó intertropical.
L’aire sec i fred llisca i cau a una latitud aproximada de 30º N y S originant cinturons d’altes pressions. L’escombrat continu d’aquesta columna d’aire sec sobre la superfície terrestre origina elsdeserts tropicals.


Les diferencies de temperatura provocades per aquest procés són l’origen dels moviments de les masses d’aire que originen els fenòmens atmosfèrics i els climes de la Terra.
L’aigua dels oceans (corrents marines a l’esquema) i de l’atmosfera, juga un paper fonamental en aquest transport d’energia de l’equador als pols.

Calor latent: intercanvis d’energia associats al canvide fases o estat de la matèria (valors per a un gram d’aigua a l’esquema).
Calor sensible: calor que es pot mesurar amb un termòmetre.

Com és el balanç d’energia?

Si la pèrdua d’energia iguala al seu guany, la temperatura mitjana de la Terra hauria de mantenir-se estable. Si no hi haguessin gasos d’efecte hivernacle la temperatura d’equilibri de la Terra seria -18 ºC.
Actualment estem...