Como resultado de las relaciones entre biotopos y biocenosis existen transformaciones de la energía y la materia que se rigen por las leyes de la termodinámica.

La primera ley establece que “la energía no se crea ni se destruye sólo se transforma” y la segunda menciona que “En cada transformación que la energía sufre, ésta tiende a ocupar mayor espacio y como consecuencia se dispersa”. (Si lo consideras necesario revisa tus fascículos de Física II para aclarar dichas leyes).

La aplicación de estas leyes está relacionada directamente con la interacción que sufren las partes que componen al ecosistema y que producen flujo de materia y energía.

Dicho flujo inicia en el momento en que los vegetales capturan energía solar debido a la clorofila presente en sus hojas y como parte de la nutrición autótrofa características para ellos, utilizan CO2 H2O y forman glucosa transformando la energía solar en energía química contenida en los enlaces que unen los carbonos que forma la glucosa.

El fenómeno queda resumido en la siguiente ecuación general de la fotosíntesis:

Energía

El vegetal transforma la energía química contenida en la glucosa en energía biológicamente útil en forma de ATP, dicha transformación la realiza a través del metabolismo, por medio de la respiración.

La respiración se resume en la siguiente ecuación:

Esta energía obtenida como producto de la respiración es utilizada por el vegetal para realizar funciones mediante las cuales se producen otra serie de transformaciones entre energía y materia; a partir de éstas el vegetal crece aumentando sus tejidos y es utilizado para alimentación de los herbívoros.

De esta forma la interacción entre materia y energía vuelve a presentarse cuando los herbívoros al alimentarse con los vegetales realizan el proceso heterotrófico; a través del cual ingieren productos elaborados en forma de tejidos vegetales que dirigen y los transforman asimilándolos después para degradarlos hasta CO2 y agua por el proceso respiratorio, igual que el vegetal obteniendo energía en forma de ATP que utilizarán después para realizar funciones, desarrollarse y crecer, para servir después de alimento para los carnívoros quienes volverán a procesar el alimento, obteniendo a su vez energía biológicamente útil para subsistir. Al morir carnívoros, herbívoros y vegetales, serán los microorganismos y hongos quienes degradan toda la materia orgánica, y extraigan la energía que se encuentra en los productos orgánicos que desintegran, utilizándola para realizar sus procesos vitales.

Desde luego que al trasladarse de un organismo a otro un porcentaje de la energía que se fija se dispersa en forma de calor tal como lo establece la segunda ley de las termodinámica; éste fenómeno lo podemos apreciar si observamos por ejemplo que aves y mamíferos tienen una temperatura corporal, un calor interno que puede medirse desde el exterior.

La primera ley se observa en todas las transformaciones de la energía que ocurren en los seres vivos y en la formación de materia que se observa cuando los organismos crecen aumentando su tamaño. Es claro que el vegetal fija la energía solar y a partir de ahí los seres vivos cuentan con la posibilidad de realizar sus funciones, crecer y reproducirse.

Es importante observar que el Ecosistema es un sistema que recibe energía del exterior cuando los vegetales fijan energía solar. Esta es transformada después en diferentes momentos en los que habrá cierta cantidad de energía que se dispersa también hacia el exterior, formándose un ciclo abierto de energía, pero en cuanto a la materia, el ecosistema será un sistema cerrado pues ésta se producirá como resultado de las transformaciones que sufre la energía y se traslada de un organismo a otro hasta llegar a los desintegradores que la devuelven al suelo para que ahí vuelva a ser utilizada por los productores.

El flujo de material y energía se genera de forma natural sin la intervención del hombre, sin embargo, actualmente es frecuente la intervención del hombre en este flujo ocasionando con ello la necesidad de clasificar al ecosistema, dependiendo de la participación del ser humano o no en las transformaciones, que se presentan al interior del mismo.