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Un principio central de la ecología es que cada organismo vivo tiene una relación permanente y continua con todos los demás elementos que componen su entorno. La suma total de la interacción de los organismos vivos (la [[biocenosis]]) y su medio no viviente ([[biotopo]]) en una zona que se denomina un ''ecosistema''. Los estudios de los ecosistemas por lo general se centran en la circulación de la energía y la materia a través del sistema.
 
Casi todos los ecosistemas funcionan con energía del solcapturadasol capturada por los [[producción primaria|productores primarios]] a través de la [[fotosíntesis]]. Esta energía fluye a través de la cadena alimentaria a los consumidores primarios ([[herbívoro]]s que comen y digieren las plantas), y los consumidores [[carnívoro|secundarios]] y [[consumidor terciario|terciaria]] (ya sea [[omnívoro]]s o [[carnívoro]]s). La energía se pierde a los organismos vivos cuando se utiliza por los organismos para hacer el [[Trabajo (física)|trabajo]], o se pierde como [[calor residual]].
 
La materia es incorporada a los organismos vivos por los productores primarios. Las plantas fotosintetizadoras fijan el carbono a partir del dióxido de carbono y del nitrógeno de la atmósfera o nitratos presentes en el suelo para producir aminoácidos. Gran parte de los contenidos de carbono y nitrógeno en los ecosistemas es creado por las instalaciones de ese tipo, y luego se consume por los consumidores secundarios y terciarios y se incorporan en sí mismos. Los nutrientes son generalmente devueltos a los ecosistemas a través de la descomposición. Todo el movimiento de los productos químicos en un ecosistema que se denomina un ciclo biogeoquímico, e incluye el ciclo del [[carbono]] y del [[nitrógeno]].
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