ECOLOGIAECOLOGIA

PATRICIO TRIGO GONZÁLEZPATRICIO TRIGO GONZÁLEZIngeniero AmbientalIngeniero Ambiental

20072007

INSTITUTO PROFESIONAL ARCOSINSTITUTO PROFESIONAL ARCOSINGENIERIA EN PREVENCION DE RIESGOS Y MEDIO AMBIENTEINGENIERIA EN PREVENCION DE RIESGOS Y MEDIO AMBIENTE

INTRODUCCIÓN

• Deterioro de la calidad del medio ambiente (S. XIX)

• Sobre explotación de los RRNN.

• Alteraciones en los sistemas biológicos y ecosistemas. (aire, agua, suelos alimentos, aumento de la población, etc.)

• Daño a la salud del hombre.

HISTORIA

Estos son algunos de los acontecimientos que promovieron la aparición de la Ecología como una ciencia nueva, de carácter multidisciplinario y holístico.

1756, 1880-1910: Buffon, Darwin y Wallace sientan los fundamentos de la Ecología. Base de la historia natural. 1913: Berna. Primera Conferencia Internacional sobre protección de los paisajes naturales. A principios de siglo se reconoce a la Ecología como la ciencia que estudia los problemas de poblaciones y comunidades. 1687, 1618, 1925 y 1926: A. Leewenhoek, T. Malthus, R. Pearl y B. Volterra, respectivamente, hacen planteamientos relativos al aumento matemático del tamaño poblacional. 1927: C. E. Elton desarrolla el concepto de nichos y pirámides ecológicas. 1958: Congreso para la conservación de la naturaleza y sus recursos, en Atenas. 1969: Suecia propone a la ONU que se realice la primera conferencia sobre el medio ambiente humano. 1972: Se crea en Suecia el PNUMA (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente) en el que México representa a El Caribe y América Latina.

Relaciones con otras ciencias

Podemos diferenciar dos categorías básicas:

Ciencias que se solapan con la ecología Son las que comparten un nivel de organización con ella: Fisiología, historia natural, botánica...

Las que se superponen o se integran con la ecología Se encuentran a niveles superiores: Biogeoquímica, se encarga de analizar la transformación de la tierra debido a la actividad de los organismos. La Biogeografía se ocupa de los modelos de distribución de los organismos en el espacio y en el tiempo, y los factores ambientales e históricos que los determinan.

Hay otras ciencias auxiliares que son herramientas importantes para los objetivos: estadística, matemáticas y física.

Existen tres líneas básicas en las que se sustenta la ecología actual:

• La más antigua es la que se denomina ecología teórica, es una línea orientada al estudio de poblaciones. Ha recurrido mucho a las matemáticas y estadística para elaborar modelos proyectivos.

• Línea de la biología evolutiva, es el estudio de adaptaciones, es decir, autoecología, se centra en las adaptaciones del organismo al ambiente.

• Ecología de sistemas: el objeto fundamental es el ecosistema. Es la más reciente. Difiere en cuanto los aspectos que abarca: flujos de materia y energía en las comunidades. Se ha recurrido mucho ha la utilización de modelos para entender sistemas tan complejos.

Relación entre ecología y ecologismo La ecología ha

tenido una gran incidencia en los últimos años. En

realidad, el ecologismo es un movimiento social;

propugna mantener una calidad de vida razonable pero

compatible con la salud de la naturaleza. El ecologismo

necesita los conocimientos de la ecología.

La ecología es una disciplina que depende de la experimentación, consiste en la manipulación controlada para ver el efecto de un cambio sobre su funcionamiento en el sistema.

Experimentos naturales Son los que se dan en la naturaleza y que sólo necesitan ser reconocidos.

Experimentos que requieren la comparación de una situación normal con otra alterada. Los más clásicos son los que se realizan en el laboratorio, pero también pueden hacerse en el campo.

Otras veces se requiere la reproducción en el laboratorio de situaciones naturales: Microcosmos, es una alternativa cuando se quiere trabajar con sistemas complejos. Tiene la limitación de que solo podemos trabajar a una determinada escala.

Para trabajar con animales mayores se utilizan simulaciones complejas, pero en el medio natural: Macrocosmos, esto se hace por ejemplo para estudios pesqueros, aunque no siempre dan buenos resultados.

CONCEPTOS

La voz griega oikos significa "casa" o "lugar para vivir", y

ecología (oikos logos) es literalmente el estudio de organismos

"en su hogar", en su medio ambiente nativo. El término fue

propuesto por el biólogo alemán Ernst Haeckel en 1869, pero

muchos de los conceptos de ecología son anteriores al término

en un siglo o más. La ecología se ocupa de la biología de grupos

de organismos y sus relaciones con el medio ambiente.

CONCEPTOS

La ecología es una ciencia que no usa el método

analítico característico de otras ciencias, sino el sintético;

es decir, estudia el "todo" como entidad y no como la

suma de sus partes.

CONCEPTOS Y DEFINICIONES

LA ECOLOGÍA ES:

El conjunto de las relaciones del animal con su medioAmbiente orgánico e inorgánico (Haeckl, 1869).

La historia natural científica (Elton, 1927).

El estudio de la estructura y función de la naturaleza(Odum, 1963).

El estudio científico de las interacciones que determinan la

distribución y abundancia de los organismos (Krebs, 1972).

LA ECOLOGÍA Y EL ANÁLISIS DE SISTEMAS

Sistema Consiste en la combinación de elementos

que forman un todo unitario por interaccionar entre ellos.

No implica en realidad ninguna dimensión. Un sistema

puede interaccionar con otro sistema similar para formar

un sistema de mayor rango.

Modelo

Es por definición un planteamiento que representa un fenómeno real y mediante el cual se pueden hacer previsiones.

Es la representación de las relaciones entre algunas entidades definidas formalmente.

Un modelo es una expresión formal de las relaciones entre entidades definidas en términos matemáticos o físicos.

Pueden ser modelos gráficos o informales, pero en última estancia tiene que ser formal y predectivo.

Modelado en el estudio de ecosistemas

Niveles de Integración

Órganos subcelulares

Moléculas

Células

Sistema de Organos

Tejidos

Organos

Organismos

Poblaciones

Comunidades

Ecosistemas

Biosfera

La materia viva se puede estructurar en niveles de integración. Los niveles superiores incluyen a los niveles inferiores.

CONCEPTOS

Población: es un grupo de individuos de cualquier clase de organismo, un grupo de individuos de una sola especie.

Comunidad: en el sentido ecológico, comunidad biótica comprende todas las poblaciones que ocupan un área física definida.

Ecosistema: La comunidad, junto con el medio ambiente físico no viviente comprende un ecosistema.

BIOTOPO: Lugar físico donde habitan los seres vivos y sus características ambientales.

BIOCENOSIS: Corresponde a los seres vivos de la biosfera, caracterizada por su composición

en numero de especies.

Según la amplitud del estudio, la biocenosis se puede clasificar en:

BIOMA, que es un sistema homogéneo y dependiente de la composición florística (pradera)

COMUNIDADES, no son tan homogéneas, son mas localizadas; se pueden definir a partir de especies (bosque de robles, comunidad de aves).

MICROCOMUNIDADES, son restringidas y limitadas por el espacio (un cadáver, un árbol caído, la superficie de una roca).

Medio Ambiente

Abióticos o fisicoquímicos (clima, topografía, suelo, etc.)

Bióticos o factores tróficos (parasitismo, predación, competencia, etc.)

BIOSFERA

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

PARA ENTENDER EL FUNCIONAMIENTO DE LA NATURALEZA

VIVA, OBJETIVO CENTRAL DE LA ECOLOGIA, ES PRECISO TENER

UNA VISIÓN ADECUADA DE LA VIDA MARINA. LA ABUNDANCIA DE

AGUA HA SIDO ESENCIAL PARA EL DESARROLLO DE LA VIDA.

NIVELES DE ESTUDIO DE LA ECOLOGIA

1.- Ecología Trófica

2.- Ecología de Poblaciones

3.- Ecología de Comunidades

1.- Ecología Trófica

Estudio de los flujos de

materia y energía que

acontecen en la naturaleza

• Ciclos Biogeoquímicos

•Redes Tróficas

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 especies

• Dinámicas de poblaciones

• Competencias intra e interespecificas

3.- Ecología de comunidades (Biocenosis)

Estudio de las poblaciones

y las relaciones que

establecen entre diferentes

especies. Estudio de la

organización de los

ecosistemas.

• Diversidad Ecológica

• Sucesión

Para un conocimiento de la “biosfera” la

constituye el estudio de los grandes Ciclos

Biogeoquimicos, la mayoria de cuyas fases se

desarrollan en el seno de los diversos

ecosistemas.

CICLOS BIOGEOQUIMICOS

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 de los

continentes a los océanos. Dichos elementos penetran 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 capturados por otros

organismos.

PRINCIPALES CICLOS BIOGEOQUIMICOS

• Ciclos del Carbono (C)

• Ciclos del Oxigeno (O)

• Ciclos del Agua (H2O)

• Ciclos del Nitrógeno (N)

• Ciclo del fósforo (P)

• Ciclo del azufre (S)

ENERGÍA

Condiciona la vida

El clima en distintas zonas geográficas

Cultivo de alimentos

Funcionamiento de nuestro cuerpo

Actividad Industrial

Transporte de bines

Transformación de los recursos naturales, etc

Energía

Materia de alta calidad: Es aquella organizada y concentrada,

como es el cobre componente de un conductor eléctrico, o los

carbohidratos o hidratos de carbono que constituyen un vegetal.

Materia de baja calidad: Es materia desorganizada y dispersa, como es

el dióxido de carbono atmosférico. La materia tiende a existir en

disposición desordenada o al azar. Como lo que ocurre al lanzar al

suelo un mazo de naipes.

El grado de desorden de esta se denomina ENTROPIA

La materia de mas baja calidad posee mas ENTROPIA que la de alta calidad

Energía:Energía: Es la capacidad de ejercer un trabajo que pueda servir para ejecutar tareas físicas, químicas, eléctricas u otras

Energía de alta calidad: Es aquella organizada,

concentrada y de gran aptitud para ejercer trabajo. Así la

energía química contenida en el petróleo es de alta

calidad

Energía de baja calidad: Es materia desorganizada,

dispersa y con baja o nula aptitud para ejercer un trabajo.

El calor del mar esta muy disperso y de hecho no es

sencillo obtener un trabajo útil de el.

LEYES DE LA ENERGIA

1ª Ley de la energía: “en cualquier cambio fisico o quimico, la energia asociada no se crea ni se destruye, solo se transforma”.

El primer enunciado de la 1ª ley de la energía implica que la cantidad total de energía del universo o de un sistema cerrado, es constante.

2ª Ley de la energía: “cuando las energia cambia de una forma a otra, parte de la energia util siempre se degrada a otra de calidad inferior”.

2ª LEY DE LA ENERGIA

Consecuencias ambientales de la 2ª ley

La segunda ley tiene consecuencias muy importantes en el medio ambiente y en el desarrollo sustentable de los recursos del planeta:

1. No se puede evitar el aumento de entropía, pero se puede minimizar el desorden.

2. Cuando se emplean recursos con energía de alta calidad, se entrega calor de baja calidad y desechos al ambiente.

3. Nunca se podrá reusar o reciclar energía de alta calidad una vez que esta se ha liberado.

2ª LEY DE LA ENERGIA

La termodinámica nos esta dando, por lo

tanto, una noticia “buena”: la energía es

inagotable en el universo y otra noticia

“mala”, que la energía útil está

disminuyendo y, finalmente, desaparecerá.

ENERGIA SOLAR

La energía radiante que produce el sol y que llega a la tierra alumbra, calienta y es vital para la flora y fauna inferior, que sirve de alimentos a la superior. También la energía solar recibida produce la circulación de materia como el aire y el agua que condiciona el clima.

El sol es un inmerso cuerpo compuesto de un 72% de hidrogeno y un 28% de helio, cuya temperatura y presión son tan altas que se generan reacciones nucleares en las cuales los núcleos de hidrogeno se desintegran, para formar núcleos de helio, liberándose cantidades enormes de energía. En la superficie del cuerpo solar la temperatura es de unos 6.000º K, por lo que solo existen estas moleculas sencillas.

La energía solar suministra el 99% de la energía utilizada para

calentar la geosfera en su parte acuosa (hidrosfera), su

parte aérea (atmósfera), su corteza (litosfera) y los

organismos que la habitan (biosfera). Esta energía produce

también el reciclaje del carbono, del oxigeno, del agua, y de

otras sustancias químicas que requieren los organismos

vivos para su vida y reproducción.

Conclusión

ENERGIA QUIMICA

La energía calórica de una reacción, que se almacena en la materia y que se produce cuando esta se transforma, se denomina energía química. Cuando se produce una reacción, se rompen enlaces en los reactivos, para lo cual se requiere energia, y se forman nuevos enlaces en los productos, liberándose energía.

Por lo tanto el resultado neto de la energia quimica, el calor de la reacción, es la diferencia entre el calor de los productos y de los reactivos.

REACCIÓN EXOTERMICA: Si en los reactivos existe mas energía calorífica almacenada que en

los productos, se producirá calor en el medio ambiente.

REACCIÓN ENDOTERMICA: Si en los productos existe mas energía calorífica almacenada que en

los reactivos, se absorberá calor en el medio ambiente.

REACCIÓN DE ENERGIA QUIMICA