Los procesos biológicos dependen del flujo de energía a través del sistema terrestre.

La energía del sol alimenta la vida en la Tierra

La entrada continua de energía, principalmente de la luz solar, sustenta el proceso de la vida. La luz solar permite que las plantas, las algas y las cianobacterias utilicen la fotosíntesis para convertir el dióxido de carbono y el agua en compuestos orgánicos como los carbohidratos. Este proceso es la fuente fundamental de material orgánico en la biosfera. Hay algunas excepciones, como los ecosistemas que viven alrededor de respiraderos hidrotermales en el fondo del océano, que derivan su energía de los compuestos químicos como el metano y el sulfuro de hidrógeno. En cualquier caso, la productividad total de un ecosistema está controlada por la energía total disponible.

La energía fluye a través de toda la vida en la Tierra

Las redes alimenticias muestran cómo se mueve la energía a través de un sistema. Las plantas utilizan la energía del sol para crear materia orgánica. Las plantas son consumidas por los consumidores primarios que a su vez son consumidos por los consumidores secundarios y así sucesivamente. En cada paso, la energía que originalmente fue emitida por el Sol se consume, pero esa energía también se disipa con cada paso. Los animales consumen hasta el 90% de la energía contenida en los alimentos para sus actividades normales. Esto deja solo el 10% de la energía original disponible para el próximo consumidor. La eficiencia de la cadena alimentaria disminuye a medida que avanza hacia arriba. (Obtenga más información sobre la transferencia de energía en los ecosistemas).

Esto también indica un factor crítico en la distribución de energía en los alimentos humanos. Comer productores en el fondo de la cadena alimentaria (plantas) es la forma más eficiente para que los seres humanos adquieran energía para vivir. Esto tiene implicaciones para los seres humanos ya que nos esforzamos por mantener una población humana en crecimiento adecuadamente alimentada.

Estas ideas también introducen el origen de la materia orgánica que luego puede convertirse en combustibles fósiles. La fuente original de energía en los combustibles fósiles es la luz solar, que alimentó la fotosíntesis. El petróleo y el gas natural provienen del plancton fotosintético, que se ha conservado en sedimentos calentado y modificado químicamente en el fondo del océano, convirtiéndolo en hidrocarburos. El carbón proviene de plantas que han sido enterradas en sedimentos, compactadas y preservadas. Estas ideas se exploran más a fondo en el Principio de energía 4: Se pueden utilizar varias fuentes de energía para impulsar las actividades humanas y con frecuencia esta energía tiene que ser transferida desde la fuente de origen al destino. (Obtenga más información sobre el origen del petróleo).

Ayudando a los/las estudiantes a comprender estas ideas

Si bien muchos estudiantes pueden relacionarse fácilmente con la idea de la red alimentaria terrestre, la red alimentaria marina puede resultarles menos familiar. Los/las estudiantes pueden sorprenderse al saber que aproximadamente la mitad de la producción primaria de material orgánico de la Tierra proviene de los océanos.

Otros temas que se relacionan con este tema son:

• examinar métodos de medición de la productividad primaria en diferentes ecosistemas,
• mapeo de la distribución de la productividad primaria a través de los océanos y en la tierra,
• cálculo de la energía disponible en diferentes niveles tróficos,
• consideración de la ciencia, tecnología, economía o ética de la agricultura y la producción ganadera,
• análisis de las diversas consecuencias en el balance energético de los ecosistemas, tales como los incendios, las enfermedades, las dinámicas poblacionales y los cambios en el uso de la tierra.

Trayendo estas ideas a su clase

En comparación con los Principios de Energía 1 y 2, este principio es más concreto y fácil de visualizar. Todos tenemos experiencias directas con diferentes tipos de alimentos. Muchos de estos conceptos, como la forma en que la luz solar impulsa la fotosíntesis y las redes de alimentos, se enseñan comúnmente en los planes de estudio de las escuelas intermedias y secundarias. Los/as docentes pueden aprovechar estas oportunidades para vincular energía con estos temas.

Se puede usar un enfoque cuantitativo para examinar la energía incorporada en diferentes tipos de alimentos. Aquí hay algunos ejemplos de actividades que se enfocan en esto.

Por el momento, materiales sólo disponibles en inglés, pero le invitamos a usar el traductor de Googlepara aprovechar los recursos.

¿Cuánta Energía hay en mi Plato? guía a los/las estudiantes a través de una secuencia de pasos de aprendizaje que resaltan la energía incorporada que es necesaria para producir varios tipos de alimentos (escuela secundaria o universidad de nivel introductorio).

El Proyecto de Estilo de Vida desafía a los/las estudiantes a reducir drásticamente su uso de energía y adoptar una dieta vegetariana como uno de los caminos que los/las estudiantes pueden elegir. Este proyecto se puede enseñar a estudiantes de niveles comprendidos entre la escuela intermedia hasta a las audiencias universitarias.

Una forma práctica de enseñar estos temas es desde el punto de vista de una comida o un jardín comunitario. Todos los conceptos contenidos en este principio pueden ilustrarse en un jardín que produce los alimentos.

Material educativo de la colección CLEAN

Por el momento, materiales sólo disponibles en inglés, pero le invitamos a usar el traductor de Google para aprovechar los recursos.

Escuela intermedia

• Ir Audazmente... es una actividad web que aborda las razones generales para emprender la exploración oceánica: el estudio de los problemas interconectados del cambio climático, la salud oceánica, la energía y la salud humana. Los/las estudiantes examinan los tipos de tecnología que usan los/as científicos/as oceánicos para recopilar datos relevantes.
• El vídeo Las Máquinas Verdes del Océano explora más a fondo la red alimentaria marina mediante el examen del fitoplancton. Estos organismos forman la base de la red alimentaria marina, son la fuente de la mitad del oxígeno en la Tierra y son un medio importante para eliminar el CO2 de la atmósfera. Este vídeo es adecuado para una audiencia intermedia o de secundaria.
• Los Peces del Interior y las Aguas Cálidas es una actividad que relaciona la temperatura del agua con la salud de las pesquerías en las cuencas hidrográficas de aguas dulces.
• Un Mundo de Cambios: Deforestación del Amazonas es una serie de imágenes satelitales de la NASA tomadas durante un período de 10 años, 2000-2010, que muestran el grado de deforestación producido en la parte del oeste de Brasil.

Escuela secundaria

• ¡Estresado! es una actividad en la que los/as estudiantes investigan diversos temas sobre la salud oceánica, como la pesca excesiva, la destrucción del hábitat natural, las especies invasoras, el cambio climático, la contaminación y la acidificación de los océanos. Una actividad de extensión opcional incluye instrucciones para crear una biosfera acuática en una botella y luego manipular las distintas variables.
• Las redes alimenticias se enseñan comúnmente con mapas conceptuales, como con la Red de Alimentos Oceánicos. Las conexiones tipo mapa conceptual en esta visualización invitan a los/las estudiantes a vincular las interacciones abióticas y bióticas dentro de la red alimenticia oceánica. Esto también es adecuado para estudiantes de nivel universitario.
• La Fermentación en una Bolsa y La Bioprospección de Microbios que Degradan la Celulosa son dos actividades prácticas que exploran la producción de etanol celulósico.

Universidad

• ¿Cuánta Energía hay en mi Plato? guía a los/las estudiantes a través de una secuencia de pasos de aprendizaje que resaltan la energía incorporada que es necesaria para producir varios tipos de alimentos. Los/las estudiantes comienzan a reflexionar a través de los componentes de una comida básica y luego se les pide que revisen la energía necesaria para producir los diferentes tipos de proteínas. Esta actividad se puede combinar con el proyecto de estilo de vida.
• El video de Los Efectos de El Niño / La Niña en el Fitoplancton y el Pez ilustra los efectos de los ciclos climáticos en las poblaciones de fitoplancton. El fitoplancton forma la base de la red alimentaria y suministra la mitad de todo el oxígeno que respiramos.