ECOLOGIA APLICADA A ECOLOGIA APLICADA A LA INGENIERIA CIVILLA INGENIERIA CIVIL

Esquema de la clase: Esquema de la clase:

• I. Concepto de ecología

• II. Razones para su estudio

• III. Metodología • IV. ¿En qué nivel debemos centrar el

estudio de la ecología?

• V. ¿Cómo aprender sobre ecología?

DEFINICIONDEFINICION

• El termino ecología (oekologie= hogar, hábitat) fue utilizado por primera vez por Haeckel en 1869 para definir el lugar donde viven los seres vivos. Tuvo conciencia de que existía un campo de estudio que no se hallaba adecuadamente cubierto por ninguna de las ciencias existentes.

• La definición del término ecología difiere de unos a otros autores:• Estudio de los organismos con su entorno. • Estudio de las interacciones que determinan la distribución y

abundancia de los organismos. • Ciencia de síntesis que combina conocimientos de distintas

disciplinas manteniendo criterios propios. • Estudio de la organización del funcionamiento y de la evolución de

los sistemas biológicos correspondientes a los niveles de integración iguales o superiores al individuo.

• Es importante tener en cuenta una serie de conceptos adicionales al tratar el tema.

Razones para el estudio de la ecología

• Curiosidad – ¿Cómo funciona el mundo que nos rodea? ¿En qué medida nos hallamos determinados por el entorno?

• Responsabilidad – ¿De qué modo afecta la actividad humana a los cambios en el medio ambiente? ¿Qué hacemos para reducir los efectos perjudiciales de nuestra actividad?: sobreexplotación pesquera, destrucción de hábitats, pérdida de biodiversidad, cambio climático, etc.

• Tomar la naturaleza como ejemplo – Lo que entendemos por mundo vivo lleva subsistiendo en nuestro planeta mucho más tiempo que la especie humana, y durante ese tiempo ha sido capaz de crear soluciones a los diversos problemas a los que ha tenido que enfrentarse. Los sistemas ecológicos son, en este sentido, modelos de sostenibilidad: ¿cómo alimentar a una población en continuo crecimiento? ¿Dónde hallar el espacio suficiente para vivir?

• Sostenibilidad – Característica de las sociedades humanas que consiste en gestionar los distintos ecosistemas (incluidos los humanos) con vistas a mantener las condiciones que actualmente hacen posible la vida sobre el planeta.

• La ecología nos ayuda a comprender una serie de problemas complejos. • Ejemplos:

– Sapos gigantes en Australia – Jabalíes en Hawai – Lobos en el Parque Yellowstone

Metodología

• ¿Qué tipos de experimentos llevan a cabo los ecólogos?

• Observaciones de campo – Observar las situaciones en el lugar en que se producen.

• Microcosmos – Aislar una parte, limitar los factores, manipular las condiciones.

• Modelos matemáticos – Definir en forma de ecuaciones las interacciones de los ecosistemas.

1.2. Niveles de integración de la 1.2. Niveles de integración de la materia vivamateria viva

• La materia de estudio de la ecología está constituida por los niveles superiores de organización biológica, es decir, desde los organismos hasta la antroposfera.

Niveles de integración de los materiales biológicos (Duvigneau, 1981). I.- Biomoléculas (A,B) y célula(C). II.-Individuos unicelulares (D) y pluricelulares (F,G). II.-Poblaciones. Bacterias (H), vegetales (J) y animales (K). IV.- Comunidades. Bacterianas (L), vegetales (M) y animales (N). V.-Ecosistema

Niveles Niveles

• Materiales biológicos (moléculas): glúcidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, etc.

• Célula: unidad biológica funcional más sencilla. • Individuo (organismo): sistema biológico funcional que en los casos

más simples se reduce a una sola célula, pero que en principio está compuesto por numerosas células agrupadas en tejidos y órganos. Un individuo se caracteriza por su morfofisiología y su metabolismo.

• Población (demo): sistema biológico formado por un grupo de individuos de la misma especie que viven en un lugar determinado en un momento determinado.

• Comunidad (biocenosis): sistema biológico que agrupa el conjunto de poblaciones habitantes de un mismo lugar determinado y en un momento concreto.

• Ecosistema: Comunidad integrada en su medio formando un sistema funcional.

• Biosfera: Conjunto de los ecosistemas naturales desarrollados en los océanos o en los continentes.

• Antroposfera: Transformación de la biosfera por la actividad humana.

1.3. Niveles de estudio de la 1.3. Niveles de estudio de la ecologíaecología

• Existen diferentes niveles de estudio de la Ecologia. A continuación mostramos cuales y sus características:

• Ecología trófica

• Ecología de poblaciones

• Ecología de comunidades

1.3.1.Ecología Trófica1.3.1.Ecología Trófica

• Estudio de los flujos de materia y energía que acontecen en la naturaleza. Ciclos biogeoquímicos y redes tróficas.

Estructura nutritiva de un ecosistema. Los abióticos representan los componentes físicos no biológicos del sistema. Las flechas indican el flujo de energía y de materiales. (Duvigneaud,1981)

1.3.2. Ecología de poblaciones1.3.2. Ecología de poblaciones

• Estudio de las poblaciones de organismos de una misma especie así como de las interacciones entre los individuos de una población y entre los individuos de varias poblaciones: Dinámica de poblaciones. Competencias intra e interespecíficas.

1.3.3.Ecología de Comunidades 1.3.3.Ecología de Comunidades (Biocenosis)(Biocenosis)

• Estudio de las relaciones que se establecen entre poblaciones de diferentes especies. Estudio de la organización de los ecosistemas. Diversidad ecológica y sucesión.

2. La Biosfera2. La Biosfera

• La porción del globo terráqueo que contiene los seres vivos y en la que funcionan los ecosistemas es la biosfera.

• Es la parte de la superficie terrestre donde, gracias a la actividad de los ecosistemas y la energía de la radiación solar incidente se producen modificaciones fundamentales (químicas y físicas) en la materia inerte de la tierra, transformándola en materia orgánica viva, fuente de alimento para los animales y para el hombre.

• La parte continental de la biosfera es una delgada película superpuesta a la litosfera; la parte oceánica es más gruesa, pero más diluida, ya que a partir de unas decenas de metros (zona fótica), la vida animal se puede desarrollar hasta los fondos abisales utilizando como alimento los cadáveres que se hunden en las profundidades; así, la biosfera se extiende a toda la masa de la hidrosfera.

• En particular, la producción de la biosfera es la suma de las producciones de los diversos ecosistemas que la componen, y está influida por la actual dominación del hombre.

2.1. El Planeta Azul2.1. El Planeta Azul• La observación directa de la Tierra desde el espacio ha popularizado el nombre de

"Planeta azul". Por un lado hace referencia a la cantidad de agua que hay en nuestro planeta: 1348millones de km3 de agua líquida en los océanos, al menos 27 millones de km3 de agua en estado sólido (hielo) y poco más de 10.000 km3 de agua en estado vapor en la atmósfera y en estado líquido en zonas continentales (ríos, lagos, ...).

• Junto con este agua, existe una parte considerable, de difícil cuantificación, circulando por la corteza sólida de la Tierra y en capas más profundas. Por otro lado, hace referencia a la interacción de la radiación con la atmósfera. La extensión oceánica es muy grande representando el 70,8% de la superficie terrestre. Por tanto, para entender el funcionamiento de la naturaleza viva, objetivo central de la ecología, es preciso tener una visión adecuada de la vida marina. La abundancia de agua constituye la mejor característica del "planeta azul" y ha podido ser esencial para el desarrollo de la vida.

• Una aproximación al conocimiento de la biosfera la constituye el estudio de los grandes ciclos biogeoquímicos, la mayoría de cuyas fases se desarrollan en el seno de los diversos ecosistemas.

• Se trata de movimientos circulares de elementos químicos del mundo abiótico, que siguen caminos característicos (atmósfera, hidrosfera) por los que llegan desde el entorno a los organismos y de estos al entorno; de los océanos a los continentes y de los continentes a los océanos. Dichos elementos penetran en los tejidos de las plantas y los animales en crecimiento, se incorporan a ellos, retornan al entorno con la muerte de los organismos y después de complicadas transformaciones son capturadas por otros organismos.

Los ciclos biogeoquímicos Los ciclos biogeoquímicos principales son:principales son:

• Ciclo del carbono (C)

• Ciclo del oxígeno (O)

• Ciclo del agua (H2O) • Ciclo del nitrógeno (N)

• Ciclo del fósforo (P)

• Ciclo del azufre (S)

• y los cationes biógenos.

2.1.1. El Ciclo del Oxígeno2.1.1. El Ciclo del Oxígeno

• Cuando apareció la vida sobre la Tierra, la atmósfera terrestre era reductora, prácticamente sin oxígeno. Fue precisa la aparición de los organismos fotosintetizadores (cianofíceas) para que se desprendieran cantidades importantes de oxígeno hasta llegar al 21% de oxígeno en la atmósfera actual.

• El oxígeno utilizado en los procesos de oxidación por la materia orgánica apenas se libera a la atmósfera, pues continuamente se está reutilizando. En un ecosistema en equilibrio:

• O2 + Materia orgánica ------> CO2 + H2O• CO2 + H2O------> Materia orgánica + O2• Otra consecuencia de la presencia de oxígeno es la polimerización

de una parte del mismo en ozono (O3). Este elemento situado a una determinada altura en la atmósfera constituye la llamada capa de ozono, esta protege la superficie del planeta de las radiaciones en longitud de onda ultravioleta. En su defecto, se verían afectados todos aquellos organismos vivos que no se encontrasen protegido bajo una capa de agua de cierto espesor.

• La aparición del oxígeno sobre la Tierra ha permitido la vida aeróbica y la vida terrestre.

2.1.2. El Ciclo del Agua2.1.2. El Ciclo del Agua

• El agua se presenta en el planeta en tres estados líquida, sólida y gaseosa. La primera representa el 97% del total. Por la absorción de la energía solar incidente el agua pasa de un estado a otro y circula por la biosfera, impulsada por las corrientes atmosféricas y marinas.

• La energía solar produce una evaporación en los ecosistemas oceánicos y una evapotranspiración en los ecosistemas continentales. El retorno por precipitación es de igual importancia, pero el balance es negativo en el océano y positivo en los continentes.

• Parte de la precipitación continental proviene de los océanos y el agua vuelve a ellos mediante el desagüe de los ríos. El resto se infiltra hacia los mantos acuíferos, retornando lentamente al mar cuando se saturan las rocas.

Ciclo del agua.Ciclo del agua.

2.2. Biodiversidad2.2. Biodiversidad

• La organización de la biosfera viene determinada, de forma general, por los movimientos del planeta. Así, la biosfera se organiza y funciona según dos períodos fundamentales:

• Movimiento de rotación de la Tierra que determina un ciclo de 24 horas (día-noche).

• Movimiento de traslación de la Tierra que determina un ciclo anual (estaciones).

• Igualmente la inclinación de la Tierra tiene repercusiones en la biosfera ya que representa otro

• Igualmente la inclinación de la Tierra tiene repercusiones en la biosfera ya que representa otro aspecto regulador entre los períodos de luz y oscuridad (en los polos, el día y la noche duran medio año).

• Del polo al ecuador se suceden franjas paralelas de grandes tipos de formaciones vegetales que son características de las grandes zonas climáticas de la biosfera. Cada una de dichas formaciones junto con su fauna asociada constituye un bioma. La temperatura y la pluviosidad son determinantes de la aparición de uno u otro tipo de bioma. Se pueden distinguir del ecuador al polo los siguientes biomas:

• Selvas o Bosques perennifolios tropicales. • Selvas o Bosques perennifolios subtropicales. • Bosques tropicales caducifolios, bosques poco densos y sabanas

arborizadas (pierden las hojas durante la estación seca). • Bosques xerófilos (con árboles y arbustos espinosos). • Desiertos. • Bosques caducifolios de regiones templadas (pierden las hojas durante la

estación fría). • Bosques perennes mediterráneos. • Bosques boreales de coníferas (taiga). • Bosques mixtos de caducifolios y coníferas. • Bosques perennifolios de las regiones templadas (laurisilvas). • Estepas constituidas por gramíneas distribuidas en manchas,dejando

espacios desnudos. • Sabanas constituidas por un estrato herbáceo con algunos árboles o

arbustos. • Tundra.

Distribución de biomasDistribución de biomas

• Y se agrupan en los siguientes grandes ecosistemas actuales:

• Ecosistemas polares • Ecosistemas subpolares

• Ecosistemas intertropicales

• Ecosistemas de las zonas templadas

2.2.1. Ecosistemas polares2.2.1. Ecosistemas polares

• En este grupo podemos distinguir dos zonas bien diferenciadas:

• Zona polar Artica • Zona Polar Antártica

2.2.2. Ecosistemas subpolares2.2.2. Ecosistemas subpolares

• Se conoce como taiga a la franja septentrional de bosques boreales, en concreto el territorio comprendido entre los 50° y 70° de latitud norte. Inviernos muy duros y largos frente a veranos cortos y frescos. Aunque las temperaturas siguen siendo frías, el factor determinante que permite la existencia de árboles es la mayor cantidad de luz.

• Se desarrollan bosques de coníferas (perennifolios) resistentes a la sequedad, ya que el agua del suelo está congelada, y al frío, mediante hojas aciculares y raíces superficiales. El suelo es bastante pobre, pues las bajas temperaturas impiden la des-composición de la materia orgánica, los árboles reciben nutrientes mediante simbiosis con hongos.

• Este tipo de vegetación condiciona la fauna, que no puede alimentarse de las acículas por ser demasiado serosas y resinosas. Los grandes fitófagos (alce, caribú, corzo) pasan el invierno con las reservas de grasas acumuladas en verano, aunque también comen líquenes, musgos y ramas jóvenes. El principal carnívoro es el lince. En el verano estalla la vida, las plantas florecen y los árboles rebrotan, las especies animales aprovechan para almacenar el máximo de reservas grasas y muchas aves emigran desde zonas meridionales para alimentarse.

2.2.3. Ecosistemas 2.2.3. Ecosistemas IntertropicalesIntertropicales

• Existen tres grupos de ecosistemas intertropicales bien diferenciados:

• Bosque tropical húmedo • Las estepas y las sabanas

• Los desiertos

2.2.4. Ecosistemas templados2.2.4. Ecosistemas templados

• Enmarcadas entre los 40° y 55° de latitud. La característica fundamental son unas condiciones climáticas no tan radicales. Las estaciones no se reducen a una época fría y otra estival o a un período de lluvias y otro de sequía. La temperatura del mes más frío oscila entre -5°C y 5°C y en el caso de las zonas templadas cálidas hay meses en que se superan los 20°C. Estas características climáticas permiten la existencia de distintos tipos de ecosistemas que se diversifican en función de la latitud, el régimen de lluvias, influencia oceánica, etc.

• Existen diversas zonas con este ecosistema:• Región europea • Zona templada cálida

3.1. Energía Solar3.1. Energía Solar

• La energía hace posible la existencia de vida en la Tierra. Cada fenómeno biológico tiene un componente energético.

• Todo el mundo está familiarizado con el hecho que la luz y el calor solar son los responsables de la existencia de la vida, pero no todo el mundo sabe que la Tierra y su atmósfera irradian hacia el espacio una cantidad de calor aproximado igual a la recibida. Si esto no ocurriese, el planeta se calentaría demasiado y pronto se convertiria en estéril.

• Parte del calor llegado a la superficie terrestre proviene de su interior por flujo térmico, magmatismo, etc, pero su cantidad es despreciable en lo que se refiere al balance energético total.

• El calor que llega desde el Sol (3.3 102 cal/m2 s) se concentra principalmente en latitudes bajas, mientras que, por otro lado, la radiación que libera la Tierra es mucho más uniforme. La corrección del desequilibrio que se produce entre la radiación que entra y sale de la Tierra a diferentes latitudes está directamente relacionada con la transmisión del calor en el seno de la biosfera.

Energia SolarEnergia Solar

• El calor de una superficie se puede transferir por conducción, convección o como radiación electromagnética. La conducción carece de importancia en la atmósfera, en cambio, la convección es muy importante en los océanos y en la atmósfera, mientras que la transferencia de calor por la radiación electromagnética es la única forma en la que esta energía puede viajar por el espacio, y así es como llega la energía solar a la Tierra, con unas longitudes de onda comprendidas entre 0,17 y 4 micrometros.

• La atmósfera absorbe, de forma selectiva, las distintas longitudes de onda de la radiación solar. Así, en la ionosfera o termosfera se absorben las radiaciones de onda corta y alta energía (rayos X y gamma). En la ozonosfera se absorbe gran parte de la radiación ultravioleta, especialmente la de mayor energía y efectos más letales para la vida. Sin embargo, las ondas correspondientes al espectro visible atraviesan la atmósfera y alcanzan la superficie terrestre, sin producir calentamiento aparente de aquella. Las radiaciones infrarrojas de menor energía, son absorbidas por el CO2, vapor de agua y otros gases atmosféricos y producen un aumento de la temperatura.

3.1.1. Albedo3.1.1. Albedo• De la radiación visible incidente parte es reflejada por las nubes o por la

superficie terrestre, siendo devuelta al exterior. Es el llamado albedo, que es del 30 al 35% en el caso de la Tierra. El albedo depende en gran medida de la cobertura vegetal.

• Si bien la Tierra en su conjunto está en equilibrio térmico existen diferencias locales del albedo. Por ejemplo, suelos descubiertos de vegetación tienen mayor albedo que los cubiertos. Los sistemas con menos albedo acumulan más calor con lo que suavizan las fluctuaciones de las temperaturas, por ejemplo, en mares y océanos. No obstante, un incremento del albedo, ligado a la presencia de numerosas nubes, de polvo en suspensión o de hielo y nieve, llevaría a un enfriamiento progresivo de la atmósfera.

• La radiación incidente absorbida por el suelo provoca su calentamiento y en consecuencia la emisión de radiación (radiación infrarroja), la cual es absorbida por algunos gases atmosféricos (entre otros, CO2 y vapor de agua), provocando su calentamiento, que es conocido con el nombre de efecto invernadero. La radiación infrarroja emitida por la superficie del planeta que alcanza las nubes es reflejada en parte hacia abajo (radiación atmosférica), incrementándose así el efecto invernadero.

• Cuando existen cielos despejados y con bajos niveles de humedad gran parte de la radiación terrestre escapa al exterior, produciéndose por las noches una importante bajada de las temperaturas, como ocurre, por ejemplo, en los desiertos.

El balance global entre la energía recibida y la energía radiada al El balance global entre la energía recibida y la energía radiada al exterior ha permanecido equilibrado a lo largo de la historia de la exterior ha permanecido equilibrado a lo largo de la historia de la

Tierra, con algunas desviaciones transitorias que se han traducido en Tierra, con algunas desviaciones transitorias que se han traducido en cambios climáticos (glaciaciones).cambios climáticos (glaciaciones).

Diagrama de distribución de la radiación por latitud.

3.2. La Temperatura3.2. La Temperatura

• Seguidamente se observará como afectan las variaciones de temperatura a los seres vivos:

• La mayor parte de organismos viven con temperaturas comprendidas entre los 60°C y los 0°C. El primer límite corresponde al valor crítico de alteración de las proteínas, mientras que el segundo corresponde a la formación de cristales de hielo en el medio intracelular. No obstante, la mayoría de organismos presentan una tolerancia térmica mucho más restringida. Mucho antes de llegar a la alteración de las proteínas, las temperaturas elevadas pueden causar graves deshidrataciones. En las regiones donde las temperaturas son muy rigurosas (inviernos fríos y períodos cálidos y secos), los organismos han desarrollado conductas y han adquirido adaptaciones que les permiten sobrevivir durante las estaciones desfavorables. Por ejemplo, migraciones, letargos, invernaciones, o cambios fisiológicos (espinas, pelos, cutículas), descenso del punto de congelación en plantas e insectos (glicerol), congelación selectiva, enquistamiento.

• La temperatura es un factor que limita la distribución de los seres vivos. Desde un punto de vista ecológico, el control o regulación térmica independiza a los organismos de las limitaciones impuestas por la temperatura externa.

Division de los organismosDivision de los organismos

• Los organismos pueden dividirse en dos categorías según sea su relación con la temperatura ambiental:

• Ectotermos: para mantener su temperatura corporal dependen de fuentes externas de calor.

• Endotermos: regulan su temperatura corporal mediante la producción de calor. El aumento de la temperatura suele producir un incremento metabólico, que se traduce en un mayor consumo de oxígeno.

• Una temperatura constante optimiza un gran número de reacciones enzimáticas y todo lo que ayude a conseguirlo está recogido por la selección natural.

• Existen dos conceptos importantes relacionados con la temperatura:

• Reglas térmicas

• Termoclina

3.2.1. Reglas Térmicas3.2.1. Reglas Térmicas• El metabolismo, con la producción de calor, es proporcional al volumen (L3) mientras

que la pérdida de calor con el exterior guarda mejor proporcionalidad con la superficie (L2).

• La organización de las plantas terrestres hace que pierdan mucho calor por evapotranspiración del agua. Pero si un animal, especialmente si es de mucha actividad, aumenta de tamaño, conservando su forma, el equilibrio térmico se desplaza y se acumula calor, hasta que se restablece un nuevo estadio estacionario que implicará un mayor flujo de calor. Este cambio se realiza a través de la piel. Por este motivo, los peces corpulentos (tiburones, atunes) y reptiles (serpientes, cocodrilos, tortugas) mantienen el cuerpo a temperatura sensiblemente más alta que la exterior.

• La regulación de la temperatura por parte de los seres vivos siguen las siguientes reglas :

• Regla de Aellen: Los animales endotermos que habitan en los climas fríos suelen poseer extremidades más cortas (orejas, cola, patas, etc) que los animales que viven en climas más cálidos.

• Regla de Bergmann: se observó que cuando se comparan determinadas especies de animales endotermos que presentan diversas subespecies o razas geográficas o cuando se comparan especies diferentes pero próximas, lo más común es que los individuos que viven bajo temperaturas más altas sean más pequeños. La regla expresa una tendencia a mantener un equilibrio energético regulado por la relación superficie volumen. Cuando mayor sea esta relación más calor perderán por transpiración en relación a su volumen.

3.2.2. Termoclina3.2.2. Termoclina

• La temperatura tiene efecto directo en la dinámica de las masas de agua y como consecuencia en la biología de los organismos. En los ecosistemas acuáticos de las zonas templadas se forma la llamada termoclina estacional durante el período primavera-verano. Esta se basa en la formación de un gradiente o descenso acusado de temperatura entre los 10 y 150 m de profundidad.

• Estratificación térmica en un lago templado del norte (Linsley Pond, Conn.). Las condiciones del verano se muestran a la derecha y las del invierno a la izquierda. Obsérvese que en verano, una capa de agua caliente circulante, rica en oxígeno, el epilimnio, está separada de las aguas del hipolimnio, frías y pobres en oxigeno, por una ancha zona llamada termoclino, que se caracteriza por un rápido cambio en la temperatura y en el oxígeno al aumentar la profundidad. Se muestran dos organismos típicos del hipolimnio (según Deevey, 1952.)

• En las estaciones de otoño-invierno, se produce una mezcla de la columna de agua, desaparece la termoclina estacional y se permite la resuspensión de materiales del fondo, así como la oxigenación de las aguas más profundas.

• Sin embargo en la mayoría de los océanos y a lo largo de todo el año, entre los 200 y 1000 m de profundidad, encontramos otra capa de descenso rápido de la temperatura, la llamada termoclina permanente o principal llegando a temperaturas de 2 a 3 0 C. A partir de dicha capa la temperatura se estabiliza.

4. Ecología Trófica4. Ecología Trófica

• La vida se caracteriza por un flujo constante de los materiales y por una reconstrucción ininterrumpida de las estructuras. Estos procesos solicitan energía de alta calidad como la luz. El Sol la suministra y es atrapada por medio de las moléculas de clorofila de las plantas. Sólo medio gramo de clorofila por metro cuadrado de hoja bastaría para absorber prácticamente toda la luz incidente. De ésta sólo se aprovecha una parte muy pequeña (el 1 por mil de la energía solar que llega a la superficie terrestre) pero aún así la vida tiene suficiente para cubrir el planeta. La vida tiende a ocupar toda la Tierra con la mínima inversión energética posible; se trata de la ley del mínimo esfuerzo y la máxima ocupación.

niveles fundamentales de la niveles fundamentales de la biosferabiosfera

• los productores primarios

• los consumidores primarios

• los consumidores secundarios o de rango superior

• los descomponedores.

ConclusionConclusion

• El ciclo de la materia es más o menos cerrado. Determinados átomos son asimilados por determinados organismos, toman parte en el metabolismo propio de éstos, pueden pasar a formar parte de otros organismos cuando éstos devoran a los primeros y, tarde o temprano, vuelven a quedar en el medio en forma inorgánica o, si permanecen un tiempo en forma de compuestos orgánicos, es sin formar ya parte de un ser vivo.

4.1. Producción Primaria y 4.1. Producción Primaria y SecundariaSecundaria

• La producción primaria es la velocidad con la que la energía se almacena en forma de materia orgánica por la actividad fotosintética de los productores primarios (plantas verdes). Esta materia puede constituir un incremento de la biomasa vegetal o ser alimento para los consumidores.

• La producción secundaria es la biomasa producida por los consumidores o los descomponedores.

• El sistema productor del ecosistema se compone de un sistema fotosintético, principalmente las hojas (F), y un sistema no fotosintético, tallos, raíces, órganos de reserva... (NF).

• Cabe introducir aquí dos conceptos importantes en ecología trófica: la producción bruta y la producción neta. La producción bruta corresponde a lo asimilado realmente por los organismos, mientras la producción neta es lo que queda de ella una vez descontada la respiración.

4.1.1. Fotosíntesis y Factores 4.1.1. Fotosíntesis y Factores limitanteslimitantes

• En las moléculas de clorofila de las hojas de las plantas la energía de la luz se convierte en energía química a través de un proceso llamado fotosíntesis. La energía es la capacidad de realizar trabajo y el trabajo aquí consiste sobretodo en hacer y deshacer moléculas. Para realizar esto se requieren materiales, sobretodo CO2, por el cual las plantas tienen gran afinidad : la atmósfera sólo lo contiene en un 0,03% y esta cantidad mantiene toda la vida vegetal. Además, hace falta agua y con ella penetran otros elementos necesarios que forman parte de la materia viva, como, por ejemplo, el nitrógeno y el fósforo. La velocidad de la fotosíntesis depende siempre del más escaso de estos elementos, se trata del concepto muy usado en ecología de factores limitantes.

TraduccionTraduccion

• Capturado por las plantas, el CO2 es transformado fotosintéticamente en glúcidos:

CO2 + H2O ------> (CHO)n + O2

• También mediante fotosíntesis o otros procesos biosintéticos, es transformado en prótidos, lípidos, etc. El hidrógeno necesario es proporcionado por la fotólisis del agua, cuyo oxígeno se desprende hacia la atmósfera. Las diversas sustancias así elaboradas sirven de alimento a los vegetales verdes. Estos constituyen los llamados productores primarios (organismos autótrofos).

• Tan sólo un 44% aproximadamente de la radiación solar corresponde al espectro fotosintético activo de las plantas verdes. Las hojas suelen alcanzar su tasa fotosintética máxima cuando los productos de dicho proceso son eliminados activamente. La fotosíntesis es un proceso con una baja eficiencia. La mayor eficacia hallada en las plantas es del 3,0-4,5% y corresponde a microalgas marinas cultivadas en condiciones experimentales.

• En los bosques tropicales, los valores son de 1-3%, y del 0,6-1,2% en los bosques de las regiones templadas. Todo ello induce a pensar que la evolución de los organismos fotosintetizadores no ha tendido a maximizar el aprovechamiento de la energía solar, sino a utilizar solamente la energía necesaria para el mantenimiento de la máxima cantidad de organización, que permiten los otros factores limitantes, como por ejemplo la concentración de nutrientes.

4.1.2. Biomasa4.1.2. Biomasa

• Se hace imprescindible la definición del concepto de biomasa para poder entender el concepto de producción.

• La biomasa es la masa de materia viva que se acumula en un determinado ecosistema. En términos de economía se puede comparar la biomasa con el capital y la producción con el interés. Se debe ir con cuidado de no estropear la capacidad de producción, cosa que podría ocurrir si se destruye mucha biomasa, por ejemplo con la tala exagerada de bosques.

4.1.3. Producción y 4.1.3. Producción y ProductividadProductividad

• Se llama producción bruta (PB) al producto de la fotosíntesis total del sistema fotosintético (asimilación total), incluyendo la materia combustionada en la respiración de mantenimiento del sistema (RMF). La fracción de materia orgánica asimilada exportable hacia el sistema no fotosintético es el excedente de producción del sistema (PS) :

PB - RMF = PS

El excedente de producción llevado El excedente de producción llevado desde las hojas al sistema no desde las hojas al sistema no fotosintético debe asegurar:fotosintético debe asegurar:

• El mantenimiento de los órganos (NF).

• La edificación de órganos nuevos.

• La elaboración y el almacenamiento de materiales de reserva.

MantenimientoMantenimiento

• El mantenimiento de los órganos ya existentes (tallos, raíces) exige energía respiratoria, por lo que parte de la producción del sistema (PS) se consume por respiración de mantenimiento del sistema no fotosintético (RMnF) :

PS - RMnF = PNA

EdificacionEdificacion

• La producción neta de asimilación (PNA) no se utiliza íntegramente en el crecimiento, una parte proporciona la energía necesaria para la construcción de nuevos órganos o de nueva materia de reserva, por lo que hay que deducir esta respiración de construcción (RC):

PN = PNA - RC

• Donde PN es la producción primaria neta y es la suma de todos los tejidos formados durante la unidad de tiempo escogida, más todos los materiales nuevos almacenados en todos los órganos.

• La producción primaria neta en ecosistemas marinos es de 100 g C/m2 año y en ecosistemas terrestres de unos 300 g C/m2 año.

ConclusionesConclusiones

• Toda comparación entre la producción y la biomasa es un indicador de una propiedad fundamental de los sistemas vivos, su tasa de renovación. Se puede considerar como una productividad (medida relativa de la producción en relación con la biomasa). Así se la puede simbolizar por producción/biomasa (P/B) y tiene la dimensión y las unidades de una velocidad.

• La producción sobrante de los vegetales en forma de energía de los enlaces químicos y de toda clase de materiales, nutre a los organismos llamados heterótrofos que pueden ser relativamente pequeños y la absorben a través de toda su superficie (bacterias y hongos principalmente), o relativamente grandes y entonces obtienen el alimento por ingestión (animales). El paso de materiales y energía de los vegetales a los heterótrofos se considera también producción secundaria.

4.2. Relaciones alimentarias, 4.2. Relaciones alimentarias, cadenas y redes tróficascadenas y redes tróficas

• Los organismos que acumulan la energía en forma de materia orgánica que elaboran a partir del mundo mineral se ha visto que eran los productores primarios. Estos representan el punto inicial de las cadenas tróficas. Estas son secuencias ordenadas de organismos en las que unos comen a (comen de) los otros, antes de ser comidos a su vez. Dichas cadenas tróficas relacionan el nivel de producción con un cierto número de niveles de consumo, en una serie de estadios jerarquizados en los que se puede hacer la siguiente clasificación:

ClasificacionClasificacion

• Los Productores: En su mayoría plantas verdes, macro o microscópicas que transforman la energía luminosa en energía química.

• Los Consumidores

• Los Transformadores o Descomponedores

4.2.1. Los Consumidores4.2.1. Los Consumidores

• Los consumidores : Se nutren de los materiales elaborados. Se distinguen:

Consumidores de materia fresca. – Consumidores de primer orden: subsisten directamente de los

productores. Se incluyen los herbívoros, y los parásitos vegetales y animales de las plantas.

– Consumidores de segundo orden: Se trata de carnívoros que comen herbívoros.

– Consumidores de tercer orden: Son los carnívoros que comen carnívoros.

– Los consumidores de segundo y tercer orden son o depredadores que capturan su presa al vuelo, a la carrera o a nado, o bien parásitos de animales de vida más o menos sedentaria

• Detritívoros: Son consumidores de materia muerta, o saprobios, se nutren de cadáveres, residuos y excrementos. Se distinguen :– Carroñeros o necrófagos (chacales, buitres):

consumen cadáveres de animales aun frescos o poco descompuestos.

– Saprófagos (lombrices): consumidores de plantas o animales más o menos alterados.

– Coprófagos: especies consumidoras de los excrementos animales.

4.2.2. Los transformadores o 4.2.2. Los transformadores o DescomponedoresDescomponedores

• Los transformadores o descomponedores (saprófitos): descomponen la materia orgánica muerta, asegurando su retorno al mundo inorgánico. Existe un vasto mundo de bacterias y hongos que descomponen totalmente la materia de los residuos liberando CO2, NH3, H2S, etc. Los mineralizadores oxidan el nitrógeno y el azufre presentes en forma reducida hasta sustancias más asimilables por las plantas. Son organismos quimiótrofos.

Tipos de cadenas troficasTipos de cadenas troficas

Se distinguen tres tipos de cadenas tróficas:• Cadenas de depredadores: van desde los productores

pasando por los herbívoros que serán consumidos por pequeños carnívoros y que a su vez serán consumidos por carnívoros mayores.

• Cadenas de parásitos: Van desde organismos grandes a organismos menores, frecuentemente hay parásitos de segundo orden (hiperparásitos).

• Cadenas de saprobios: van desde la materia orgánica muerta (detritos) hasta organismos generalmente microscópicos.

• En la naturaleza estas cadenas son usualmente mixtas, por ejemplo, una cadena de saprobios se puede iniciar, a partir de animales detritívoros, una cadena de depredadores.

• Un mismo productor puede servir de alimento a diversos herbívoros y éstos a varios carnívoros de lo cual resulta en el bioma una compleja multiplicidad de cadenas tróficas, que se solapan formando una red trófica.

Red TroficaRed Trofica

4.3. Flujo de energía en los 4.3. Flujo de energía en los ecosistemasecosistemas

• A diferencia de los flujos materiales en los que un mismo elemento puede ser usado varias veces circulando entre los componentes biótico y abiótico del ecosistema, la energía se va disipando en las transferencias.

Factores responsables de la Factores responsables de la reducción de la energía fijada en reducción de la energía fijada en

las cadenas alimentariaslas cadenas alimentarias

• Según la primera ley de la Termodinámica, la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. La segunda ley postula que ningún proceso que implique transformación de la energía se verificará a menos que esa energía pase de un estado concentrado a uno disipado, es decir de un nivel de mayor energía a uno de menor. La energía utilizada por los seres vivos se transforma en calor, que se disipa y sale del ecosistema sin poder volver a ser utilizada de nuevo como fuente energética. Ningún proceso de transformación de energía es totalmente eficaz.

ConclusionesConclusiones

• De la cantidad total de energía solar que llega a la Tierra sólo un 1% se fija mediante la fotosíntesis.

• En los niveles heterótrofos, la eficacia en energía transferida es entre un 10 y un 20% . Este porcentaje es mayor en los niveles de carnívoros debido a la elevada cualidad nutritiva de la carne.

• Como se pierde tanta energía en cada transferencia, la cantidad que persiste después de dos o tres transferencias sucesivas es tan pequeña que pocos organismos podrían sobrevivir con la cantidad de alimento que llegaría al final de una cadena trófica larga. Por eso las cadenas alimentarias se limitan a tener cuatro o cinco eslabones.

FormulaFormula

• Una forma de cuantificar la eficiencia en la transferencia de energía es considerando el cociente:

Producción primaria neta / producción primaria bruta

• Y en el caso de la producción secundaria:(crecimiento + reproducción) / alimento ingerido

Como se ha comentado la eficiencia ecológica es la relación entre la producción neta o la asimilación de un nivel determinado y la del nivel precedente en la cadena trófica.

Cuadro comparativoCuadro comparativo

4.3.1. Ejemplo de la alfalfa-4.3.1. Ejemplo de la alfalfa-ternera-niño (Odum):ternera-niño (Odum):

• Se tiene un campo de 4 Ha de alfalfa. Este campo alimenta terneras y estas a su vez alimentan un único consumidor de segundo orden, un niño.

• El 0,24% de la energía solar es utilizada por la alfalfa; el 8% de la energía acumulada en la alfalfa se utiliza para asegurar el crecimiento de las terneras durante un año; el rendimiento es bueno debido a que la alfalfa es un alimento ideal, sin muchos desperdicios: el 0,7% de la energía acumulada en las terneras se utiliza para asegurar el crecimiento durante un año del niño; el rendimiento es débil sobretodo porque en la ternera hay numerosas partes no comestibles.

Son necesarias 4 Ha de alfalfa para producir las Son necesarias 4 Ha de alfalfa para producir las 4,5 terneras que necesitaría el niño como único 4,5 terneras que necesitaría el niño como único

alimento durante un año.alimento durante un año.

ExplicacionExplicacion

• Pirámide de los números (A), de las biomasas (B) y de la energía (C), para el ecosistema simplificado: alfalfa - ternera - niño de doce años. En A se ve que hace falta 2 x 107 plantas de alfalfa, lo que representa un cultivo de 4 hectareas, para producir las 4,5 terneras que necesitaría el niño como único alimento durante un año. En B, estos números están sustituidos por las biomasas. En C se ha representado la producción de los distintos niveles añadiendo la energía solar incidente; puede verse la disminución progresiva de calorías al elevarse la pirámide.

5. Ciclos Biogeoquímicos5. Ciclos Biogeoquímicos

• Se refiere al intercambio de materiales químicos entre los seres vivos y entre éstos y su entorno físico. No se puede entender el flujo de materia independientemente del flujo energético, ya que la energía es necesaria para impulsar los materiales, sólo se puede aislarlos y separarlos para simplificar su estudio.

• El componente fundamental de la materia que fluye desde y entre los seres vivos y su medio son los nutrientes. Estos pueden ser englobados en dos grupos :

• Los macronutrientes son los elementos y compuestos clave para la vida de los organismos y que se necesitan en proporciones relativamente grandes como el carbono, el hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, potasio, calcio, magnesio, fósforo y azufre.

• Los micronutrientes son también compuestos y elementos esenciales pero necesarios en cantidades mucho más pequeñas como el hierro, el manganeso, sodio, cobre etc.

LOS CICLOS BIOGEOQUIMICOSLOS CICLOS BIOGEOQUIMICOS

IMPORTANCIA DE LOS IMPORTANCIA DE LOS MICROORGANISMOS EN LOS CICLOS MICROORGANISMOS EN LOS CICLOS

DEL CARBONO Y DEL NITRÓGENODEL CARBONO Y DEL NITRÓGENO

¿Qué son los ciclos biogeoquímicos?

Son procesos naturales que reciclan elementos en diferentes formas químicas desde el medio ambiente hacia los organismos, y luego a la inversa. Agua, carbón, oxígeno, nitrógeno, fósforo y otros elementos recorren estos ciclos, conectando los componentes vivos y no vivos de la Tierra.

En los ciclos biogeoquímicos se pueden reconocer dos partes o compartimientos: la biótica y la abiótica.

· La parte biótica: Comprende la inclusión de sustancias inorgánicas en el organismo y la subsiguiente descomposición y remineralización. El intercambio de elementos es rápido, pero la cantidad de sustancias inorgánicas no es mayor. El organismo vivo toma elementos inorgánicos y al morir y descomponerse éstos son devueltos al ambiente para ser nuevamente aprovechados.

· La parte abiótica: El medio contiene gran cantidad de sustancias inorgánicas, que se descomponen con lentitud y están a disposición del organismo en forma abundante y fácil (agua, dióxido de carbono, oxigeno) o escasa y difícil (fósforo y nitrógeno, por ejemplo). En el primer caso se trata de ciclos atmosféricos con grandes reservas de materiales; en el segundo se trata de materiales sedimentarlos (fósforo, hierro, azufre, magnesio, y elementos menores).

Un ciclo se refiere al intercambio de nutrimentos de un ser vivo con el ambiente o de éste con los organismos. Por ejemplo, el agua que para beber pudo haber sido parte de una nube o resultado de la transpiración de algún ser vivo.

Que es un ciclo

El oxígeno molecular (O2) representa el 20% de la atmósfera terrestre. Este patrimonio abastece las necesidades de todos los organismos terrestres respiradores y cuando se disuelve en el agua, las necesidades de los organismos acuáticos. En el proceso de la respiración, el oxígeno actúa como aceptor final para los electrones retirados de los átomos de carbono de los alimentos. El producto es agua. El ciclo se completa en la fotosíntesis cuando se captura la energía de la luz para alejar los electrones respecto de los átomos de oxígeno de las moléculas de agua. Los electrones reducen los átomos de carbono (de bióxido de carbono) a carbohidrato. Al final se produce oxígeno molecular y así el ciclo se completa.

CICLO DEL OXIGENO

Ciclo del oxígeno

Reservorio:

Rocas y los sedimentos en los que se encuentra inmovilizado, como yeso (CaSO4 + 2 H,O) y la pirita (FeS2) . Sin embargo, los mares y océanos contienen una cantidad mayor de sulfato inorgánico disponible para la actividad biológica.Las principales transformaciones biológicas transcurren entre dos estados de oxidación: el sulfato (SO42- ) y el sulfuro de hidrógeno (H2S).

CICLO DEL AZUFRE

Los reservorios más activos se encuentran en suelo y aguas en forma de fosfato. Los componentes del fitoplancton y los vegetales acuáticos aprovechan los fosfatos, incorporando el fósforo a las cadenas tróficas. Los microorganismos participan en el ciclo del fósforo por transferencia de formas inorgánicas a orgánicas o bien solubilizando el fosfato insoluble.

CICLO DEL FÓSFORO

Los materiales de la naturaleza se transforman mediante una serie de conversiones biológicas. Las hojas que se caen son degradadas por los microorganismos o consumidas por los animales y retornadas a sus componentes elementales, necesarios para cumplir los diferentes papeles para perpetuar la vida. Aunque todos los seres vivos contribuyen a la vida, los microorganismos desempeñan un papel particularmente importante. Transforman una enorme cantidad de materia orgánica, y tan sólo ellos pueden realizar ciertas transformaciones esenciales..

LOS MICROORGANISMOS EN LA BIOSFERA

Microorganismos como agentes beneficiosos y perjudiciales

Los microorganismos intervienen en la naturaleza de una manera fundamental en los ciclos biogeoquímicos. Por otro lado, los organismos superiores proporcionan a los microorganismos un entorno vital muy ventajoso, con un medio rico en nutrientes y condiciones físicas constantes, ello puede dar lugar a relaciones de parasitismo, simbiosis, etc.

Las bacterias (microorganismos) y los ciclos Biogeoquímicos

Las bacterias, junto con los hongos, desempeñan una importante función como desintegradoras en la biosfera. Así, la materia de los compuestos orgánicos puede volver a incorporarse a las cadenas tróficas en forma de compuestos inorgánicos simples. Además, su diversidad metabólica las hace indispensables para facilitar la circulación de muchos elementos químicos entre las diferentes capas superficiales de la Tierra: son los llamados ciclos biogeoquímicos. Los ecosistemas funcionan gracias al flujo de energía procedente del sol y al ciclo de la materia.

El ciclo de la materia

El nitrógeno forma parte de ácidos nucleicos o proteínas. .Reservorio: Atmósfera (N2 gaseoso, muy estable químicamente). También se encuentra en el humus orgánico y en las rocas sedimentarias.. Las reservas más activas de este elemento son los compuestos inorgánicos, como amonio, nitritos y nitratos, que son solubles en agua.Las actividades biológicas fundamentales en el ciclo del nitrógeno comprenden la fijación de nitrógeno, la amonificación, la nitrificación y la desnitrificación y la asimilación.

CICLO DEL NITRÓGENO

El nitrógeno es el nutriente edáfico requerido en mayor cantidad por las plantas. En su forma más abundante, es el gas principal de la atmósfera (N2). Gracias a la actividad de algunos microorganismos y a las tormentas, algo del nitrógeno puede transformarse en compuestos utilizables por las plantas que los absorben del suelo. Aquí se representan las etapas de su ciclo en la naturaleza.

Las bacterias pueden vivir libres utilizando como alimento la materia orgánica en descomposición o bien, algunas de ellas, pueden vivir dentro de las células de las raíces de algunas plantas, que adquieren de esta manera, indirectamente, la posibilidad de fijar el nitrógeno atmosférico.

La mayoría de las plantas que tienen bacterias fijadoras de nitrógeno asociadas a sus raíces pertenecen al grupo conocido como "leguminosas", muchas de las cuales producen alimentos básicos para el hombre. Las leguminosas se caracterizan, entre otros rasgos, por tener frutos en forma de vaina generalmente alargada, que se seca antes de liberar las semillas. Como leguminosas importantes podemos mencionar: frijol, garbanzo, cacahuate, lenteja y tamarindo. Casi todas ellas son alimentos ricos en proteínas, quizá principalmente debido a esas maravillosas bacterias que les proporcionan todo el nitrógeno que puedan requerir.

En la figura se muestra la forma que adquieren las raíces de las leguminosas cuando están infectadas por

bacterias fijadoras de nitrógeno.

Las raíces de las leguminosas con frecuencia están asociadas con bacterias capaces de transformar al nitrógeno de su forma gaseosa a compuestos asimilables por las plantas. Esta posibilidad tiene gran importancia en la naturaleza y para la vida del hombre.

Algunos microorganismos juegan un papel muy importante en el ciclo del nitrógeno, sólo unas pocas bacterias (Azotobacter, Rhizobium, entre otras) son capaces de fijarlo en forma orgánica. Una vez incorporado o asimilado a la materia orgánica, el nitrógeno sufre distintas transformaciones hasta que sale de nuevo a los almacenes inorgánicos a través de la excreción y la muerte.

CICLO DEL CARBONO

Reservorios:- Depósitos de rocas carbonatadas (dolomitas y calizas), carburantes fósiles y sedimentos (humus orgánico).- La atmósfera (CO2, CO y CH4 ), además de las inorgánicas disueltas en agua (carbonato y bicarbonato); en equilibrio el CO2 atmosférico.

La proporción de microorganismos que intervienen en el ciclo del Carbono es mayor en agua que en tierra; allí la producción de materia orgánica corre a cuenta de las alas y cianofíceas unicelulares del fitoplancton y su degradación es llevada a cabo por eubacterias. El ciclo del Carbono consta de dos fases: asimilación (síntesis de la materia orgánica y formación de compuestos carbonados) y desasimilación (degradación de estas sustancias en la respiración de animales y plantas heterótrofos).

Cuando las plantas y los animales mueren, se pudren por la acción de los hongos y bacterias, que convierten las macromoléculas de carbono en dioxido de carbono, el cual regresa a la atmósfera, de donde lo toman las plantas, y también de este modo se inicia el ciclo.En base a la cantidad de CO2, que hay en la atmósfera y al tiempo que tardan las plantas en transformarlo en oxígeno y carbohidratos, se ha calculado que son necesarios alrededor de 300 años para que se lleve a cabo un ciclo completo.

6. Factores Ambientales6. Factores Ambientales

• La biosfera tiene una serie de propiedades que condicionan la vida de los organismos que la ocupan. El entorno es el marco físico en el que se desarrolla la existencia de los organismos. El estudio del entorno puede hacerse a partir del estudio de los factores ambientales. Se denomina factor ambiental o factor ecológico a cada uno de los elementos del medio que actuan directamente sobre el ser vivo (o al menos sobre una fase de su ciclo vital).

• Entorno es sinónimo de entorno natural (es una redundancia) pero no de medio ambiente. Este es un concepto que surge de la teoría antropocéntrica y que se refiere al medio que tiene que ver de alguna manera con la población humana.

• Los factores ambientales se dividen en factores abióticos y factores bióticos

6.1. Factores Abióticos6.1. Factores Abióticos

• No dependen de la densidad de población. Pueden ser físicos climáticos (temperatura, luz, humedad, presión atmósferica, pluviosidad, etc) y físicos no climáticos (salinidad, turbidez, pH, densidad, etc).

• Existen dos leyes básicas de la ecología relacionadas con estos factores:

• Ley del minimo de Liebing: Todos los organismos necesitan unos mínimos (no sólo nutricionales) para poder subsistir.

• Ley de tolerancia de Shelford: Tanto la deficiencia como el exceso en un determinado factor ambiental pueden convertirse en factores limitantes para la existencia de un ser vivo.

6.2. Factores Bióticos6.2. Factores Bióticos

• Son dependientes de la densidad de población. Se dividen en factores nutricionales, relaciones interespecíficas y relaciones intraespecíficas.

• Los sistemas ecológicos (no es sinónimo de ecosistema) son: la población, la comunidad y el ecosistema. Poseen leyes internas que son las responsables de la organización de cada uno de estos sistemas.

6.2.1. La población6.2.1. La población

• La población es un sistema biológico formado por un grupo colectivo de individuos de la misma especie, que ocupa un territorio determinado en un momento concreto.

• La población posee algunas características de grupo, tiene una historia (nace, crece, se mantiene, decrece y muere) y posee una organización definida y estructurada.

• El objetivo básico de la ecología de poblaciones es conocer la dinámica y organización de la población como sistema ecológico. Estas características serán particulares de cada población y servirán, entre otras cosas para estudiar las variaciones de su tamaño.

6.2.2. La comunidad6.2.2. La comunidad

• La comunidad o biocenosis es un sistema biológico formado por poblaciones que habitan en un biótopo (condiciones del medio físicas y químicas) determinado en una época concreta, y aunque formado por plantas, animales, bacterias hongos y otros organismos representa una agrupación relativamente uniforme, de aspecto y composición (florística y faunística) determinados.

6.2.3. El ecosistema6.2.3. El ecosistema

• El ecosistema puede ser estudiado desde enfoques muy diferentes:

• El enfoque clásico, desde un punto de vista analítico, considera al ecosistema como la suma de biótopo y biocenosis, estudiando ambos por separado. Este enfoque no es correcto porque el término biotopo sólo tiene sentido como medio físico ocupado por una población.

7. Dinámica de poblaciones7. Dinámica de poblaciones

• El estudio de las poblaciones es fundamental para el análisis de los ecosistemas. Sin embargo, es importante abordarlo bajo un punto de vista funcional, analizando el sistema población ambiente.

• Como se ha visto se define a la población como un grupo de individuos de la misma especie, que ocupan una área geográfica determinada en un momento dado y cuyos integrantes pueden potencialmente, reproducirse entre sí. Así pues, en el nivel poblacional, la ecología estudia las relaciones intraespecíficas como factores ambientales de tipo biótico.

Dinámica de poblacionesDinámica de poblaciones

• El estudio de las poblaciones es fundamental para el análisis de los ecosistemas. Sin embargo, el referido estudio de poblaciones es importante abordarlo desde un punto de vista funcional, analizando el sistema población- ambiente. El estudio de las poblaciones conlleva dos niveles de análisis:

• El análisis de la dinámica de la población. • El análisis demográfico.

7.1. Tamaño de la población y 7.1. Tamaño de la población y muestreomuestreo

• Se define como el número de individuos de esa población por unidad de superficie o de volumen. La densidad absoluta es el recuento total de los individuos de la población. Como en la mayoría de los casos es muy difícil saber el número total de individuos, se suele hallar la densidad relativa. Para ello se utilizan diferentes métodos de muestreo.

Tamaño de la población y Tamaño de la población y muestreomuestreo

• Hay muchas técnicas distintas de muestreo. Aquí sólo se citarán algunas de ellas:

• Mangas de plancton. • Redes de pesca. • Redes japonesas. • Aspiradoras para la captura de insectos. • Trampas de luz. • Tubos para estudiar fondos litorales, playas, depósitos

de guano,... • Delimitación de parcelas. • Fotografías.

Tamaño de la población y Tamaño de la población y muestreomuestreo

• Los muestreos se dividen en probabilísticos y no probabilísticos. Los segundos se basan en muestreos subjetivos mediante la ubicación racionada de los inventarios en los lugares que se estimen más representativos y sean suficientemente homogéneos, pero no es válido desde un punto de vista ecológico.

Tamaño de la población y Tamaño de la población y muestreomuestreo

• Muestreos probabilisticos:– Muestreo aleatorio: Consiste en distribuir al azar la localización

de los inventarios. Sólo es válido cuando el territorio es totalmente homogéneo ya que sino, se favorece el inventario de las situaciones más ampliamente representadas, con la falta de información que esto significa.

– Encontrar un territorio totalmente homogéneo es prácticamente imposible, así que se usa cuando éste es más o menos uniforme.

– Muestreo sistemático: Consiste en disponer los inventarios según un modelo repetitivo utilizando distintos procedimientos (transectos, segmentos consecutivos, etc). El transecto suele ser el mejor método cuando interesa conocer las relaciones entorno-vegetación según un determinado gradiente máximo de variación, como puede ser la altitud, la humedad, la salinidad.

7.1.1. Muestreo estratificado7.1.1. Muestreo estratificado • Se divide el territorio en función de variables ecológicas

conocidas. Dentro de cada estrato (más o menos reconocible a simple vista) los inventarios se distribuyen al azar. Este método permite plantear ya desde el principio hipótesis o preguntas concretas.

• Concretamente dos de los muestreos más utilizados son:– Uso de cuadrículas: Consiste en contar los individuos de una

cuadrícula y extrapolar los resultados para el área total. El área de la cuadrícula utilizada es aleatoria pero debe ser representativa del total. Para saber si lo es se realizan muestreos al azar. Las cuadrículas son un método muy empleado en el estudio de poblaciones vegetales, lo más común es hacer transectos en los que se recuenta una cuadrícula cada cierto número de metros, o según un determinado gradiente.

– Captura y recaptura: Es el método más efectivo para estudiar poblaciones animales. Consiste en la captura, marcaje, suelta y recaptura de los individuos. Después de marcar algunos individuos, en la población habrá un número determinado de individuos marcados (M) y otros sin marcar (N). Se puede conocer el tamaño de la población total si se considera que la proporción de individuos marcados respecto del total, en una muestra al azar, es la misma que existe entre el total de individuos marcados y el total de la población.

7.2. Distribución de la población7.2. Distribución de la población

• Los individuos que forman una población pueden presentar diferentes formas de distribución en el espacio.

• Todos los individuos se ajustan a unos modelos de distribución espacial, que pueden ser uniforme, al azar o en agregados (en grupos al azar).

• Se emplea el cociente D = varianza (S2) / media (m) como una medida del tipo de dispersión.– Modelo Uniforme

S2 = 0; D= 0La varianza es nula y la dispersión tiende a cero. Es muy poco frecuente en la Naturaleza, los individuos tienden a agruparse por varios motivos

ejemploejemplo • Para satisfacer las relaciones que mantienen con el resto de individuos

de su población o comunidad (reproducción, defensa, etc). • El entorno no es homogéneo en la mayoría de los casos. • Puede darse en áreas donde exista una intensa competencia activa

entre individuos.Modelo al azar• S2 mayor que media (m); la dispersión mayor que 1.• Es aún menos frecuente ya que para ello el entorno debe ser

totalmente uniforme y la especie no debe presentar ninguna tendencia de la dispersión a cero.

Modelo agregados al azar• S2 = m; D= 1• Es el tipo de distribución más frecuente y es debida a variaciones

ambientales relativamente pequeñas pero muy importantes para los seres vivos. Responde a la realidad de un medio heterogéneo que ofrece zonas determinadas favorables para las poblaciones y otras zonas menos favorables.

7.3. Natalidad7.3. Natalidad

• La natalidad es la frecuencia de nacimientos en la población. Se mediría como el incremento en el número de individuos de la población en un tiempo determinado:

• El potencial biótico de una especie o natalidad máxima, absoluta o potencial es la producción teórica máxima de nuevos individuos en condiciones ideales, es decir, presuponiendo que no existen factores limitantes.

7.4. Mortalidad7.4. Mortalidad

• Hay que diferenciar entre mortalidad mínima y mortalidad ecológica o simplemente mortalidad.

• La mortalidad mínima representa el número de individuos que la población pierde en un momento determinado en condiciones ideales, es decir, mortalidad exclusivamente por senectud.

• La mortalidad ecológica es una medida más real y representa la pérdida de individuos en un momento determinado en condiciones normales, es decir, teniendo en cuenta las pérdidas por depredación, enfermedad, etc.

• Ninguna de las dos es constante, sino que varían con la población y las condiciones ambientales.

7.5. Estructura de la población7.5. Estructura de la población

• La población puede ser representada por pirámides de edades, existiendo tres tipos básicos: joven (o pre-reproductora), estable (o reproductora) y madura (o post-reproductora).

• Una población joven está en rápida expansión. Una población estable presenta un equilibrio entre los nacimientos y las muertes. Una población madura cuenta con un bajo número de individuos jóvenes en comparación con los maduros.

• Las curvas de supervivencia de una población expresan el número de supervivientes estimados en la densidad de una población a varios intervalos de edad.

Estructura de la poblaciónEstructura de la población

Estructura de la poblaciónEstructura de la población

• Se ajustan a tres modelos:• Curva convexa: Indica pocas pérdidas en las

primeras edades y luego muchas en los individuos más viejos.

• Línea recta: Cuando el coeficiente de mortalidad permanece constante a lo largo de la vida. No es normal en la naturaleza, pero es el caso de la Hydra y de algunas aves.

• Curva cóncava: Se produce cuando hay una gran mortalidad entre los individuos más jóvenes como es el caso de muchas poblaciones vegetales y de invertebrados

7.6. Crecimiento de la población7.6. Crecimiento de la población

• El crecimiento de una población se debe en principio a dos fenómenos opuestos, la natalidad (N) y la mortalidad (M), a los que es necesario añadir la emigración y la inmigración. Si no hay migraciones el crecimiento depende exclusivamente del equilibrio entre nacimientos y muertes.

Crecimiento de la poblaciónCrecimiento de la población

siendo:n = individuos que nacen.m = individuos que mueren.n-m= r tasa de crecimiento específica.

Crecimiento de la poblaciónCrecimiento de la población

• El crecimiento de las poblaciones depende de varios factores, entre ellos, el número de individuos de la población.

Crecimiento de la poblaciónCrecimiento de la población

• La tasa de crecimiento instantánea se define como

integrando queda: Nt= N0 e rtsiendo:t = intervalo de tiempo.n0= número de individuos en tiempo 0.nt= número de individuos tras el intérvalo t.

7.6.1. Fluctuaciones7.6.1. Fluctuaciones

• El modelo de crecimiento de poblaciones no es ideal porque el crecimiento no es siempre igual. En la Naturaleza se observó que las poblaciones crecían por encima y por debajo de la asíntota K. Esto es debido a la existencia de fluctuaciones. Estas pueden ser de dos tipos:– Fluctuaciones estacionales: Cambios estacionales en el

volumen de la población regidos por los cambios estacionales de los factores ambientales abióticos.

– Fluctuaciones anuales: Regidas por las diferencias anuales en el medio físico (extrínsecas), o dependientes del propio dinamismo de la población o de factores intrínsecos.

7.7. Aislamiento y Territorialidad7.7. Aislamiento y Territorialidad

• La ecología no estudia a los individuos aislados. Cuando se habla de aislamiento significa que se puede contemplar al individuo en solitario, pero no necesariamente fuera del área de la población.

• El aislamiento responde a tres grupos de factores:

• De tipo fisiológico (individual o colectivo). • De tipo comportamental o psicológico. • De tipo patológico.

TerritorioTerritorio

• Existen tres tipos de territorios:

• Coloniales : Por ejemplo, en los himenópteros.

• Transitorios: Típicos de las aves.

• Definitivos: En moluscos, mamíferos.

Aislamiento y TerritorialidadAislamiento y Territorialidad

• El aislamiento y la territoriedad tienen cuatro grandes ventajas:

• Reducen la competencia. • Los individuos pueden almacenar energía en los

períodos críticos (animales invernantes). • Potencian el índice reproductivo de las

especies. • Pueden prevenir la superpoblación y por tanto,

el agotamiento de los recursos

8.1. Interacción entre especies: 8.1. Interacción entre especies: TiposTipos

• Este tipo de competencia se produce entre organismos de diferentes poblaciones. Se pueden clasificar las consecuencias que sobre una población de una determinada especie tiene la interacción con otra especie con tres signos:– 0 :No existe interacción significativa.– + :Hay un beneficio del crecimiento, supervivencia o

algún atributo de la población (signo + en la ecuación de crecimiento).

– - :Perjuicio para la población (signo - en la ecuación de crecimiento).

Interacción entre especies: TiposInteracción entre especies: Tipos

• Así las interacciones posibles son los resultantes de la combinación de estos tres signos tomados de dos en dos;Siendo A y B las dos especies que interaccionan, las combinaciones posibles son:– (0,0): Neutralismo.– (0,-): Amensalismo (B amensal de A).– (0,+): Comensalismo ( B comensal de A).– (+,+): Mutualismo (cooperación).– (+,-): Parasitismo (A parásito de B).– (-,+): Depredación (A presa de B).– (-,-): Competición.

conceptosconceptos

• Neutralismo: Las dos poblaciones son independientes, no hay interacción ni positiva ni negativa.

• Amensalismo: Competencia directa. Una de las poblaciones (amensal) resulta inhibida en su crecimiento y/o reproducción mientras que la otra no resulta ni beneficiada, ni perjudicada.

• Comensalismo: La población comensal resulta beneficiada mientras que la otra no recibe beneficio ni perjuicio.

• Mutualismo: Cada especie actúa favorablemente para la otra, son relaciones beneficiosas para las dos. Suele haber simbiosis.

8.1.1. Parasitismo8.1.1. Parasitismo

• Para el parásito su hábitat es su hospedador. La relación entre parásitos puede ser entre organismos del mismo o diferente reino, monoespecífico o pluriespecífico, parasitismo temporal.

• Los parásitos animales se distinguen porque el hospedador no está ligado a un biotopo concreto, son los únicos que ocupan hábitats independientes del medio ambiente y son los únicos no sometidos a la competencia interespecífica.

• Los parásitos vegetales si presentan competencia interespecífica, parte de su energía la obtienen de la luz solar (presentan clorofila) y parte del carbono que les facilita el hospedador.

• Los parásitos bacterianos por su parte desempeñan un papel fundamental en el control biológico de las poblaciones en la naturaleza.

8.1.2. Depredación8.1.2. Depredación

• En sentido amplio la depredación consiste en alimentarse de otros organismos vivos, en dicho sentido son considerados depredadores la totalidad de los animales detritívoros, herbívoros, carnívoros y parásitos, excluyéndose aquellos que consumen materia orgánica muerta.

• En la relación de depredación hay una especie beneficiada y otra perjudicada. En ecología, sin embargo, no hay nada taxativo. La depredación no es necesariamente nociva para la población presa, a pesar de que se reduzca su crecimiento. En realidad opera como un proceso de "control de calidad" de la población, pues se eliminan los menos aptos.

DepredaciónDepredación

• No es frecuente ni en la población depredadora ni en la presa el crecimiento en "J", sino que se desarrolla la relación en una serie de ciclos. Es el típico modelo oscilatorio.

DepredaciónDepredación

• El modelo más utilizado par realizar estudios sobre depredación es el de Lotka-Volterra. En las curvas de crecimiento de las poblaciones se tienen en cuenta dentro del factor mortalidad de las presas, la frecuencia de contactos depredador/presa. Los contactos aumentaran cuando los depredadores y las presas aumenten.

DepredaciónDepredación

• Además la natalidad de los depredadores dependerá de la cantidad de presas capturadas.

• dN/ dt = (r1- k1 * P) * N• dP/ dt = (-r2 + k2 * N) * P• siendo• P : densidad de los depredadores.• N : número de presas.• r1: tasa de mortalidad de las presas.• r2: tasa de mortalidad de los depredadores.• k1: contante que mide la habilidad de las presas a

escapar de los depredadores.• k2: habilidad del depredador para capturar la presa.

Limitacion de la DepredacionLimitacion de la Depredacion

• Este modelo presenta sin embargo muchas limitaciones:– No tiene en cuenta la heterogeneidad espacial que

normalmente existe. – El crecimiento de la presa no está limitado por la

cantidad de alimento disponible. – No tiene en cuenta las presas de recambio del

depredador. – No tiene en cuenta que las conducta de las

poblaciones pueden cambiar, por ejemplo, por causa de enfermedad o por la edad.

8.1.3. Competencia8.1.3. Competencia • Existe competencia cuando diversos organismos

utilizan recursos comunes presentes en cantidad limitada o, si los recursos no están limitados, cuando buscándolos, los organismos en concurrencia se molestan. Representa una interacción desfavorable para las dos poblaciones.

• La competencia puede ser de dos tipos, por explotación o por interferencia. Si no existe acción directa entre las poblaciones se habla de competencia por explotación. La competencia por interferencia implica una acción directa de los concurrentes, y puede ser:– Activa: por ejemplo la conducta agresiva o bien que una

especie impida el crecimiento de la otra. – Pasiva: por ejemplo los competidores que se ignoran a causa

de la secreción de substancias químicas. Es la más frecuente. No se impide el acceso de otros individuos a la misma fuente de alimento que es explotada por dos o más poblaciones.

CompetenciaCompetencia

La competencia en Paramecium. (a) P.aurelia, P.caudatum y P.bursaria; las tres especies establecen poblaciones si son mantenidas separadas en sendos medios de cultivo. (b) En un medio de cultivo común, P.aurelia empuja a P.caudatum hacia la extinción. (c) En un medio de cultivo común, P.caudatum y P.bursaria coexisten, aunque con densidades inferiores a las que presentan por separado. (Begon et al, 1992).

8.2. Teoría del nicho ecológico8.2. Teoría del nicho ecológico

• Es importante primeramente delimitar los significados de los términos "hábitat", "biotopo" y "nicho ecológico" que de ninguna forma son sinónimos.

• Hábitat es el espacio típico ocupado por un organismo o especie. Biotopo (etimológicamente, "lugar de vida") es el espacio físico ocupado por seres vivos, de características físicas y bióticas homogéneas.

• Nicho ecológico: No da referencia a un espacio físico, sino como un "oficio en la Naturaleza".

• Existen tres definiciones válidas para dicho concepto:– Dos especies comparten el mismo nicho cuando entre ellas hay un

efecto de realimentación positiva o al menos uno que no sea negativo. – Conjunto de variables ambientales que tienen efecto sobre una especie,

incluyendo factores bióticos y abióticos. – Considerando la existencia de un "espacio ambiental" (no físico) de

diferentes dimensiones, donde cada factor ambiental seria una dimensión, sería ese espacio en el que una población puede mantenerse estable o incluso crecer.

8.2.1. Tipos de nicho ecológico8.2.1. Tipos de nicho ecológico

• Nicho potencial (o fundamental): Conjunto de condiciones en las que una población puede vivir.

• Nicho efectivo (o real): Conjunto de condiciones en las que un organismo puede vivir en presencia de otros organismos.

• Las dimensiones del nicho fundamental definen las condiciones bajo las cuales los organismos pueden interaccionar pero no define la naturaleza, intensidad ni dirección de esas interacciones.

8.2.2. Naturaleza de las 8.2.2. Naturaleza de las interaccionesinteracciones

• La naturaleza de esas interacciones vienen definidas por dos factores bióticos: las necesidades fisiológicas y el tamaño relativo de la población. Se pueden distinguir cuatro casos:– Dos poblaciones con nichos ecológicos separados. Cuando dos

especies son vecinas y sus áreas de distribución son diferentes, sus nichos pueden estar separados. Son especies alopátridas. La separación geográfica bastaría para impedir la competencia.

– Parte del espacio ambiental de una especie puede solaparse con el de otra especie.

– Los dos nichos estén superpuestos y coincidan casi exactamente, son especies en alopatría contigua. La competencia es total.

– Un nicho está totalmente incluido dentro del otro. Se denominan especies simpátridas. Una especie acabará excluyendo a la otra.

9. Organización de las 9. Organización de las comunidadescomunidades

• Estas son agrupaciones de poblaciones de especies que se presentan juntas en el espacio y en el tiempo. El ecólogo estudia el modo en que las agrupaciones están distribuidas en la Naturaleza y en las formas en que éstas pueden ser influidas o causadas por las interacciones entre las especies y por las fuerzas físicas del medio ambiente que las rodea. El concepto Biodiversidad es clave en este tema

9.1. Diversidad Biológica9.1. Diversidad Biológica• La riqueza en especies de un ecosistema se denomina

diversidad biológica o biodiversidad. • Un modo de caracterizar una comunidad consiste en el

simple recuento de las especies existentes en ella. Es un procedimiento directo que permite describir y comparar las comunidades en función de la riqueza de especies. No obstante, cuando la composición de una comunidad se describe únicamente en términos de número de especies se ignora completamente un aspecto importante de la estructura numérica de las comunidades. Se pasa por alto el hecho de que algunas especies son raras y otras más frecuentes. No es lo mismo una comunidad A formada por siete especies todas ellas con el mismo número de individuos, que otra comunidad B formada por siete individuos en la que un 40% de los individuos pertenece a una especie más común y sólo un 5% a las tres especies más raras, y sin embargo las dos comunidades tienen la misma riqueza en especies.

9.2.1. Clases de sucesión9.2.1. Clases de sucesión

• Sucesión primaria : Se inicia en una área que no ha estado ocupada anteriormente por otras comunidades (coladas de lava, islas nuevas, lagos desecados, etc.).

• Sucesión secundaria: El desarrollo de la población tiene lugar en un área en la que se ha eliminado otra comunidad. Se produce en las zonas donde las especies principales han desaparecido por alguna razón como fuego, enfermedades, talas de bosques, procesos de contaminación, etc.

La sucesión ecológica a partir de un cultivo abandonado.

9.2.2. Mecanismos de sucesión9.2.2. Mecanismos de sucesión

• Se trata de un proceso unidireccional, primero colonizan las especies oportunistas de gran facilidad de dispersión y rápida multiplicación. Ello determina una modificación de las condiciones del ambiente que permite el asentamiento de nuevas especies. Estas presentan un desarrollo más lento pero una mayor eficacia en la obtención y procesamiento de los recursos disponibles. Así, sucesivamente, el conjunto va cambiando de manera gradual. En cada nueva fase se van creando posibilidades favorables para nuevas especies pero también, generalmente, desfavorables para las ya existentes. Las especies dominantes en las etapas iniciales dejan de serlo en las etapas posteriores, más maduras. La complejidad se va haciendo cada vez mayor, aumentando generalmente la diversidad biológica. Se establecen un mayor número de vínculos entre las especies presentes(relaciones tróficas, competencia, etc.) que determinan una mayor capacidad de equilibrio y regulación, tendente a reducir el efecto de las fluctuaciones en las condiciones a que están sometidos los organismos.

• Esta serie de cambios puede producirse durante centenares o millares de años hasta alcanzar la máxima estabilidad posible.

• Cuando se consigue el mencionado equilibrio entre los componentes de la comunidad y entre ésta y el medio físico que habita, se dice que se ha alcanzado la comunidad climax característica o representativa de cada dominio climático.

9.2.3. Regularidades en la 9.2.3. Regularidades en la sucesiónsucesión

• La sucesión ecológica presenta determinadas regularidades que se pueden sintetizar en los siguientes puntos :– Las especies oportunistas son propias de las primeras fases. – A medida que aumenta la sucesión, aumenta la biomasa total

del ecosistema. Una gran parte se hace en forma de material inerte como, por ejemplo, los troncos de los árboles.

– De forma general también aumenta el número de especies y hay una tendencia a la disminución de especies dominantes.

– El ritmo de los cambios se hace cada vez más lento y por ello la reposición de la comunidad climax tras algún tipo de catástrofe ambiental (incendio, cambio climático, inundaciones, sequías, procesos de contaminación, etc.) es un proceso lento que puede durar centenares de años.

– Los ecosistemas maduros son mucho más complejos, las cadenas alimentarias se alargan y el traspaso de la energía se hace más lento y sinuoso

10. Ecosistemas terrestres y 10. Ecosistemas terrestres y oceánicosoceánicos

• Se pretende realizar una comparación del funcionamiento general del ciclo de la vida en ecosistemas acuáticos (oceánicos en particular) y terrestres en base a unos descriptores comunes que toman una relevancia, tanto cuantitativa como cualitativa diferente según se refiera a uno u otro ecosistema.

• En este proceso de comparación es imprescindible tener en cuenta:

• Las diferencias entre agua y aire • Las diferencias entre en ciclo de la materia y la energía • Algunas consideraciones generales sobre ecosistemas

11.1. Las cuencas hidrográficas11.1. Las cuencas hidrográficas

• Las cuencas hidrográficas estan formadas por dos componentes: los ecosistemas terrestres, que se instalan sobre las laderas de las montañas, y los ecosistemas acuáticos, los riachuelos y los ríos que drenan el agua de precipitación que no es evaporada, transpirada por los vegetales, o percola en profundidad y alimenta los acuíferos. Ambos ecosistemas, terrestres y acuáticos, interaccionan intensamente, pero de forma asimétrica. A una escala de tiempo histórica, el efecto de los ecosistemas terrestres sobre los acuáticos es preponderante. En su paso por los ecosistemas terrestres el agua de lluvia modifica sustancialmente su composición química y se enriquece en sustancias orgánicas y materiales particulados. La composición química del agua que llegue a los ríos dependerá por tanto, del tipo de cuenca hidrográfica que drene. Son importante la geología de la cuenca y la composición del agua.

12. Antroposfera12. Antroposfera

• La especie humana es tan numerosa y ejerce tal control, que sin ella no se entiende el funcionamiento presente de la mayor parte de los ecosistemas. Su actividad afecta a toda la biosfera a pesar que su biomasa es del orden de 10-5 veces el total.

• El hombre explota y determina la regresión de la biosfera, favorece las especies oportunistas y aumenta la razón entre producción y biomasa.

• Es importante repasar dos temas relacionados:• Efecto de la antroposfera sobre la biosfera • El ecosistema antroposferico acuático: embalses

13.1. Impacto ambiental13.1. Impacto ambiental

• Se define el impacto ambiental como el grado de alteración de un elemento del medio provocado por una actividad humana, ya sea directamente (como la construcción de un embalse o carretera) o indirectamente (como la lluvia ácida provocada por la emisión de contaminantes a la atmósfera, en el suelo,...).

• Cuando se habla de medio ambiente es para referirse al entorno o medio que únicamente tiene incidencia sobre las poblaciones humanas. Sin embargo, es difícil delimitar qué parte del entorno o medio influye sobre los humanos y cual no, pues la alteración se produce cada vez más a nivel global y su incidencia repercute a escala planetaria.

13.1.1. Contaminación natural13.1.1. Contaminación natural

• En la Naturaleza se producen fenómenos de contaminación. Las emisiones volcánicas liberan gran cantidad de compuestos sulfurosos a la atmósfera, además de ceniza y la elevación de la temperatura en las cercanías. Por otro lado, un repentino aporte de materia orgánica en un río, por ejemplo, puede eutrofizar las aguas y producir unos efectos similares a los de un vertido humano. Sin embargo, estos episodios son puntuales. Nunca han superado ni en volumen ni en continuidad a la contaminación de origen antrópico. Los ecosistemas no son inmutables, llevan el cambio en si mismos y ante una alteración son capaces de recuperar la estabilidad, tan sólo necesitan tiempo para adaptarse. Pero los cambios provocados por el hombre, son tan rápidos y continuos que no se da opción a la recuperación.

13.2. Valoración del impacto13.2. Valoración del impacto

• En los estudios para evaluar los impactos ambientales se utilizan los indicadores de impacto. Un indicador es un elemento del medio afectado, o potencialmente afectado, por un agente de cambio. Debe ser representativo, relevante, cuantificable y de fácil identificación para poder ser utilizado como indicador.

• A la hora de valorar el impacto, se considera la magnitud y la importancia de la alteración. La magnitud se refiere al número de hectáreas afectadas mientras que la importancia seria determinar si esas hectáreas son de encinar, pinar, pastizal, etc.

13.3. Agresiones a la atmósfera13.3. Agresiones a la atmósfera

• La atmósfera terrestre nunca ha estado libre de cambios, pero los experimentados en los dos últimos siglos, sobre todo en cuanto a composición, se han producido a una velocidad desconocida en toda la historia del planeta.

• Estos cambios, que tiene su origen en la actividad humana, se manifiestan en forma de lluvia ácida, bruma fotoquímica, corrosión de los materiales y destrucción de la capa de ozono. Se esperan, además, cambios más importantes a nivel climático, sobre todo en cuanto al calentamiento del planeta provocado por el efecto invernadero, debido a la presencia en la atmósfera de gases que absorven y reflejan las radiaciones emitidas por la Tierra.

13.3.1. Contaminantes en la 13.3.1. Contaminantes en la atmósferaatmósfera

• La lluvia ácida (se engloba la nieve, niebla y rocíos ácidos) que se forma como producto secundario en las reacciones atmosféricas que tienen lugar entre los óxidos de nitrógeno y dióxidos de azufre

• Aún más preocupante resulta la disminución del ozono estratosférico.

• Otro problema que se plantea es el efecto invernadero.

13.4. Efectos sobre el agua13.4. Efectos sobre el agua

• El agua dulce de ríos, lagos, arroyos, etc. representa menos del 0,01% de la reserva total del agua del planeta. Esta provisión, que continuamente se repone en forma de lluvia o nieve, llega a menudo contaminada por los productos que el hombre libera a la atmósfera y al suelo.

• El agua al caer a tierra, fluye por ella en dirección al océano cargándose de partículas y material disuelto en parte de procedencia natural, en parte de procedencia humana.

• El agua dulce como recurso está desigualmente distribuida y explotada. La agricultura, a nivel general, es la actividad que mayor consumo realiza. El agua puede contaminarse con dos tipos de residuos: orgánicos e industriales.

• Ambos tipos de residuos pueden llegar al agua o por vertidos directos, de forma indirecta (como la contaminación de aguas subterráneas por los vertederos) o por vía atmosférica (deposición seca o humeda). Cuando las precipitaciones de lluvia ácida caen sobre las masas de agua dulce, propician su acidificación.

13.4.1. Residuos orgánicos13.4.1. Residuos orgánicos

• Los residuos orgánicos (excrementos humanos y animales, restos de la producción agrícola, etc.) aunque biodegradables, son peligrosos cuando alcanzan elevadas proporciones como ocurre en las aguas residuales procedentes de áreas urbanas. El peligro reside por un lado, en el alto contenido en microorganismos patógenos que transporta y por otro lado, en la acumulación de materia orgánica en las aguas sobre todo en las no corrientes (lagos, acuíferos), debido a su menor capacidad de autoreciclaje.

13.4.2. Residuos Industriales13.4.2. Residuos Industriales

• Los residuos industriales están formados por metales pesados y grandes cantidades de productos químicos sintéticos que se caracterizan por su toxicidad y persistencia, no se degradan fácilmente ni de forma natural ni artificialmente en las plantas de tratamiento.

• La contaminación térmica del agua es un proceso local y muy frecuente en el mundo industrializado ya que va asociado a industrias que requieren el uso del agua como refrigerante (centrales térmicas y nucleares, ...). El efecto de la temperatura sobre los organismos se traducen en aumentos del metabolismo y cambios de comportamiento (reproducción, etc.).

13.4.3. El mar: el gran vertedero13.4.3. El mar: el gran vertedero

• El mar ha sido y es considerado el gran vertedero de las sociedades humanas. Se han producido vertidos indiscriminadamente confiando en la propia capacidad de autodepuración de los océanos. Sin embargo, estos empiezan a mostrar sus límites. Los contaminantes vertidos a los ríos encuentran su destino final en el mar. Muchos elementos y compuestos químicos están prácticamente extendidos por todos los ecosistemas marinos como el DDT y el mercurio.

• Fertilizantes y aguas residuales urbanas provocan eutrofización, que afecta directamente a la industria pesquera, con explosiones poblacionales de algas en forma de mareas verdes y rojas que eliminan toda forma de vida a su paso por el agotamiento del oxígeno disuelto en el agua.

13.5. Efectos sobre el suelo: 13.5. Efectos sobre el suelo: DesertizaciónDesertización

• Se define como desertización al proceso global de pérdida de productividad biológica del suelo y al conjunto de sus consecuencias.

• Este fenómeno afecta a extensas áreas del planeta. Se ha calculado que unos seis millones de hectáreas anuales se convierten en desiertos. Las causas del proceso tienen su origen en la combinación de factores climáticos y la acción del hombre. Sin embargo, ésta última sería el factor principal. El hombre actúa explotando ecosistemas particularmente frágiles, con incendios reiterados y con métodos inadecuados de agricultura intensiva.

13.5.1. Erosión13.5.1. Erosión

• La erosión puede ser hídrica y eólica. Es un proceso natural y útil ya que interviene en el equilibrio entre formación del suelo, a partir de la roca madre, y la erosión del mismo para evitar que éste no sea excesivamente grueso, lo cual conllevaría una pérdida de fertilidad.

13.6. Demografía: desarrollo 13.6. Demografía: desarrollo sosteniblesostenible

• El origen de la mayor parte de los actuales problemas ecológicos se halla en el incremento de la población y de su consumo de energía.

Evolución de la población antroposférica, con el actual levantamiento exponencial de la ola de

crecimiento

Fin del curso.Fin del curso.