2. Energía

Dr. Wilfrido Ramírez Toro

Empezar

La Energía: fuente de vida y movimiento

Resumen

La energía es el motor que impulsa todos los procesos en nuestro planeta. Desde la fotosíntesis hasta la respiración celular, la energía fluye constantemente, transformándose y sustentando la vida. Este capítulo explora las fuentes, tipos y leyes que gobiernan la energía en los ecosistemas.

Índice

Objetivo

La tierra

la fotosíntesis

Respiración celular

Energías renovables

Energías no renovables

Leyes de la termidinámica

Cadenas alimenticias

Eficiencia energética

Cierre

Conocer la fuente y tipos de energía. Comprender la importancia ecológica de la fotosíntesis y la respiración en la transformación de la energía. Energías renovables y no renovables, las leyes de la termodinámica y el flujo a través de la cadena alimenticia

Índice

Objeto de estudio

La Tierra

Sus fuentes de energía

Energía NuclearLiberada por reacciones atómicas, tanto naturales como artificiales.

Energía GeotérmicaCalor interno de la Tierra, aprovechado en algunas regiones para generar electricidad.

Fuentes de Energía en la Tierra

Energía SolarLa principal fuente de energía para la Tierra, impulsando la fotosíntesis y los ciclos atmosféricos.

La Atmósfera

Escudo Protector

Troposfera

Capa más cercana a la superficie, donde ocurren los fenómenos meteorológicos.

Estratosfera

Contiene la capa de ozono, crucial para filtrar la radiación ultravioleta.

Capas Superiores

Mesosfera, termosfera y exosfera, protegen de radiaciones cósmicas.

Otros Gases (1%)

Incluye argón, dióxido de carbono y vapor de agua.

Oxígeno (21%)

Esencial para la respiración de la mayoría de los organismos.

Composición de la Atmósfera

Nitrógeno (78%)

Gas inerte, fundamental para la formación de proteínas en los seres vivos.

El Espectro Electromagnético

Rayos Gamma

Radiación de alta energía, peligrosa para los seres vivos.

Luz Visible

Rango que percibe el ojo humano, crucial para la fotosíntesis.

Ondas de Radio

Longitudes de onda más largas, utilizadas en comunicaciones.

Índice

La fotosíntesis

Proceso vital

Liberación de Oxígeno

Como subproducto, se libera oxígeno esencial para la respiración.

Producción de Glucosa

Se sintetiza glucosa, la base energética para la vida.

Fijación de CO2

El dióxido de carbono se incorpora en moléculas orgánicas.

El Proceso Vital

Captación de Luz

Los cloroplastos absorben la energía solar mediante pigmentos como la clorofila.

Estroma

Tilacoides

Membrana Externa

Matriz donde se realiza la fijación de carbono.

Barrera permeable que regula el intercambio de sustancias.

Estructura del Cloroplasto

Estructuras membranosas donde ocurre la fase lumínica de la fotosíntesis.

Absorción de LuzCapta eficientemente la luz roja y azul del espectro visible.

Cola FitolCadena hidrofóbica que ancla la molécula a las membranas.

La Molécula de Clorofila

Estructura PorfirínicaAnillo complejo que contiene magnesio en su centro.

Respiración

Celular

Respiración celular

Liberando la energía

Glucólisis

Descomposición inicial de la glucosa en el citoplasma.

Ciclo de Krebs

Serie de reacciones que ocurren en la matriz mitocondrial.

Cadena de Transporte de Electrones

Proceso final que genera la mayor parte del ATP.

Matriz

Espacio interno donde ocurre el ciclo de Krebs.

Membrana Interna

Forma crestas que aumentan la superficie para reacciones.

Estructura de la Mitocondria

Membrana Externa

Barrera permeable que regula el paso de moléculas.

Transporte Eficiente

Cada molécula puede llevar hasta cuatro moléculas de oxígeno.

Hemoglobina: Transportador de Oxígeno

Afinidad por Oxígeno

Varía según el pH y la concentración de CO2.

Grupo Hemo

Contiene hierro, capaz de unirse reversiblemente al oxígeno.

Estructura Cuaternaria

Cuatro subunidades proteicas, cada una con un grupo hemo.

Energías

Renovables

Biomasa

Utiliza materia orgánica como fuente de energía renovable.

Hidroeléctrica

Aprovecha la energía del agua en movimiento para generar electricidad.

Eólica

Utiliza la fuerza del viento para producir energía mecánica o eléctrica.

Energías Renovables

Solar

Aprovecha la radiación del sol para generar electricidad o calor.

Almacenamiento

Energía Solar Térmica

Paneles Fotovoltaicos

Baterías y sistemas de almacenamiento térmico mejoran su eficiencia.

Convierten directamente la luz solar en electricidad.

Energía Solar: El Futuro Brillante

Utiliza el calor del sol para calentar agua o generar vapor.

Eólica Offshore Turbinas instaladas en el mar, aprovechando vientos más constantes.

Parques Eólicos Agrupaciones de turbinas para maximizar la producción.

Energía Eólica: El Poder del Viento

Turbinas EólicasConvierten la energía cinética del viento en electricidad.

Bombas de Calor Geotérmicas

Sistemas para climatización eficiente en edificios.

Energía Geotérmica: El Calor de la Tierra

Usos Directos

Calefacción y procesos industriales que requieren calor.

Centrales Geotérmicas

Aprovechan el vapor o agua caliente para generar electricidad.

Reservorios Geotérmicos

Zonas con alta temperatura en el subsuelo.

Energía

mareomotriz

Presas de Marea

Aprovechan la diferencia de altura entre mareas.

Turbinas Submarinas

Generan electricidad a partir de corrientes marinas.

Convertidores de Olas

Capturan la energía del movimiento ondulatorio del mar.

Energías

No renovables

Impacto Ambiental

Emisiones de CO2 y residuos radiactivos son preocupaciones principales.

Energía Nuclear

Basada en la fisión de átomos pesados como el uranio.

Energías No Renovables

Combustibles Fósiles

Petróleo, carbón y gas natural, formados hace millones de años.

Petróleo: El Oro Negro

Refinación

Proceso de separación en diferentes productos como gasolina y diésel.

Extracción

Perforación y bombeo del crudo desde el subsuelo.

Exploración

Búsqueda de yacimientos mediante métodos geológicos y sísmicos.

Usos

Generación eléctrica, calefacción y como materia prima en la industria.

Extracción

A menudo asociado a yacimientos de petróleo o en depósitos independientes.

Gas Natural: Energía Limpia entre los Fósiles

Composición

Principalmente metano, con pequeñas cantidades de otros hidrocarburos.

Producción de Electricidad

Generación de Calor

Fisión Nuclear

El vapor mueve turbinas conectadas a generadores eléctricos.

Ruptura de átomos pesados liberando energía.

Energía Nuclear: Potencia Atómica

El calor producido se utiliza para generar vapor.

Leyes de la

Termodinámica

Primera Ley

La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.

Segunda Ley

La energía tiende a dispersarse y volverse menos útil con cada transformación.

Tercera Ley

Es imposible alcanzar el cero absoluto en un número finito de pasos.

Cadenas

Alimenticias

Descomponedores

Organismos que degradan la materia orgánica muerta.

Consumidores Secundarios

Carnívoros que se alimentan de herbívoros.

Consumidores Primarios

Herbívoros que se alimentan directamente de los productores.

Cadenas Alimenticias: Flujo de Energía en Ecosistemas

Productores

Organismos autótrofos que capturan energía solar mediante fotosíntesis.

Pirámide de Energía Ilustra el flujo de energía a través de los niveles tróficos.

Pirámide de Biomasa Muestra la masa total de organismos en cada nivel.

Pirámides Ecológicas

Pirámide de Números Representa la cantidad de individuos en cada nivel trófico.

Eficiencia Ecológica

Justifica la importancia de dietas basadas en productores primarios.

Ley del Diez Por Ciento

Limitación de Niveles

Explica por qué las cadenas alimenticias rara vez superan 4-5 niveles.

Pérdidas Energéticas

El 90% se pierde en forma de calor y procesos metabólicos.

Transferencia de Energía

Solo el 10% de la energía pasa al siguiente nivel trófico.

Magnificación Biológica:

Concentración de Toxinas

Introducción de contaminantes

Toxinas entran en el ecosistema, a menudo en bajas concentraciones.

Bioacumulación

Los organismos absorben y retienen las toxinas más rápido de lo que las eliminan.

Biomagnificación

La concentración aumenta en niveles tróficos superiores.

Eficiencia

energética

Ahorro Energético: Hacia un Futuro Sostenible

Iluminación LED

Reduce el consumo eléctrico en iluminación hasta en un 80%.

Aislamiento Térmico

Minimiza pérdidas de calor en edificios, reduciendo costos de climatización.

Termostatos Inteligentes

Optimizan la calefacción y refrigeración según patrones de uso.

Generación Doméstica

Paneles solares y minieólicas para autoconsumo energético.

Movilidad Activa

Transporte Público

Vehículos Eléctricos

Promoción de bicicletas y desplazamientos a pie para trayectos cortos.

Reducen la dependencia de combustibles fósiles y emisiones de CO2.

Eficiencia Energética en el Transporte

Sistemas eficientes que disminuyen el consumo per cápita.

Almacenamiento Térmico

Utiliza sales fundidas para conservar calor en plantas solares.

Hidrógeno Verde

Almacena energía en forma de hidrógeno producido con renovables.

Innovaciones en Almacenamiento Energético

Baterías de Litio

Mejoran la capacidad de almacenamiento para energías renovables intermitentes.

Innovación Tecnológica

Desarrollo de nuevas formas de captura y almacenamiento de energía.

Descentralización

Aumento de la producción local y el autoconsumo energético.

Redes Inteligentes

Distribución eficiente y adaptativa de la energía según demanda.

El Futuro Energético: Desafíos y Oportunidades

Transición Energética

Avance hacia un sistema basado en energías limpias y renovables.

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