INSTRUMENTOS DE POLÍTICA AMBIENTAL

Transcripción

1 INSTRUMENTOS DE POLÍTICA AMBIENTAL MÓDULO I MEDIO AMBIENTE: FUNDAMENTOS Y PROBLEMÁTICA ACTUAL ECOLOGÍA, ADAPTACIONES, ECOSISTEMAS Y CICLOS BIOGEOQUÍMICOS ZENÓN CANO-SANTANA FACULTAD DE CIENCIAS, UNAM

2 ECOLOGÍA Del gr. oikos = casa, logon = tratado. Es un ciencia biológica que estudia el lugar en el que se vive.

3 Objeto de estudio de la Ecología Autor Haeckel (1869) Odum (1963) Krebs (1973) Begon et al. (1986) Carabias et al. (2009) Objeto Las relaciones de los animales con su ambiente orgánico e inorgánico La estructura y el funcionamiento de la naturaleza Las interacciones que regulan la distribución y abundancia de los organismos Las interacciones con el ambiente de los individuos, las poblaciones y las comunidades Las interacciones de los organismos con su entorno y la forma en que éstas se reflejan en las adaptaciones morfológicas y fisiológicas, así como en la abundancia, la distribución y la diversidad de los organismos

4 ECOLOGÍA Ciencia que estudia las interacciones organismo-medio ambiente que moldean los rasgos de los individuos, las poblaciones, las comunidades, los ecosistemas y de la biosfera. ORGANISMOS MEDIO AMBIENTE INTERACCIÓN

5 Objeto de estudio de la Ecología ORGANISMOS MEDIO AMBIENTE INDIVIDUOS POBLACIONES COMUNIDADES ECOSISTEMAS BIOSFERA Nivel de complejidad INTERACCIÓN RECURSOS CONDICIONES INTERACCIONES BIÓTICAS DISTURBIOS FACTORES BIÓTICOS FACTORES ABIÓTICOS

6 Niveles de organización en ecología Nivel Definición Fuerza de cohesión Individuo Población Comunidad Ecosistema Biosfera Cada organismo unitario e indivisible Conjunto de individuos de la misma especie que mantienen flujo génico Conjunto de poblaciones que mantienen interacciones bióticas Sistema abierto conformado por las comunidades vivas y el entorno abiótico que mantienen intercambio de materia y energía Conjunto total de ecosistemas de la Tierra Cohesión celular Flujo génico Interacciones bióticas (competencia, depredación, mutualismo) Intercambio de materia y energía Intercambio de materia y energía

7 COMUNIDAD INDIVIDUO POBLACIÓN ECOSISTEMA BIOSFERA

8 Propiedades emergentes Nivel Individuo Población Comunidad Algunas propiedades Morfología (Tamaño, color, forma) Fisiología (tasa respiratoria) Conducta (agresividad) Abundancia Distribución Estructura de edades Tasa de natalidad Diversidad de especies Composición de especies Tasa de colonización Edad sucesional Ecosistema y biosfera Productividad (primaria y secundaria) Ciclo del agua Tasa de descomposición Biomasa en pie

9 INDIVIDUOS POBLACIONES COMUNIDADES ECOSISTEMAS BIOSFERA RECURSOS Fuerzas ecológicas CONDICIONES INTERACCIONES DISTURBIOS

10 Fuerza ecológica Condiciones Recursos Interacciones bióticas Disturbios Fuerzas ecológicas Definición Variable fisicoquímica ambiental al cual los organismos responden diferencialmente. Las condiciones se viven. Elementos del ambiente que son consumidos o utilizados, cuyo uso por parte de un organismo reduce su disponibilidad a otro. Los recursos se usan. Relaciones activas que mantienen organismos de distinta especie, las cuales afectan su adecuación y tamaño poblacional. Eventos súbitos o crónicos que matan o dañan organismos abriendo espacios de colonización a otros. Ejemplos Temperatura, humedad, salinidad, acidez, luz. Alimento, presas, agua, radiación solar, nutrientes, espacio. Depredación, competencia y mutualismo. Incendios, contaminación, pisoteo, inundaciones.

11 Atributos de la ecología como ciencia Es una ciencia biológica Es una ciencia ambiental Su objeto de estudio organismo ambiente es la interacción Estudia cinco niveles de organización de la materia viva: individuos, poblaciones, comunidades, ecosistemas y biosfera Es una ciencia incluyente: incluye al hombre como elemento biótico y como factor que afecta al ambiente Es una ciencia integrativa: integra distintas ramas de la biología: bioquímica, genética, evolución, zoología, botánica Es una ciencia interdisciplinaria: integra a las ciencias naturales: biología, química, física, geología Es una ciencia transdisciplinaria: integra a las ciencias naturales con las ciencias sociales

12 Ramas de la ecología Rama/subramas Objeto de estudio Nivel Autoecología Etología Ecomorfología Ecofisiología Interacciones que afectan la conducta, morfología y fisiología de los individuos Individuo Ecología de poblaciones Demografía Sinecología Ecología de ecosistemas Interacciones que afectan la distribución y abundancia de los organismos Interacciones que afectan la estructura y dinámica de las comunidades Interacciones que afectan el funcionamiento de los ecosistemas y la biosfera Población Comunidad Ecosistema

13 Ecología y evolución Nada tiene sentido en biología si no es a la luz de la evolución T. Dobzhanski Las fuerzas ecológicas constituyen fuerzas de selección natural que afectan los atributos de los organismos. Selección natural: éxito diferencial (en términos de supervivencia y fecundidad) de organismos con atributos distintos. Los organismos que dejen más hijos transmiten sus rasgos a las generaciones futuras, ya que esos rasgos (genes) son los exitosos para un ambiente particular.

14 Ejemplo: Melanismo industrial Ecología y evolución

15 Ecología y evolución Los rasgos que permanecen en una población y permiten la supervivencia de un organismo frente a un ambiente particular se denominan adaptaciones. Los organismos son producto de la evolución, por lo que son adaptados. Los organismos son potencialmente capaces de enfrentar los cambios futuros en el ambiente, por lo que son adaptativos.

16 Medidas de éxito ecológico Adaptación: rasgo morfológico, fisiológico o conductual que permite a un organismo vivir en un ambiente particular. Adecuación: capacidad de un organismo de dejar descendencia que heredan sus caracteres. Desempeño: medida de eficacia con la que un organismo lleva a cabo una función particular: respiración, movimiento, fotosíntesis, crecimiento. Las funciones más importantes para un organismo son: sobrevivencia, crecimiento y reproducción.

17 LEY DEL MÍNIMO (Liebig, 1940) El nutrimento que se encuentre en menor concentración en un cultivo será el que determine la productividad de éste. Aplicación general: El recurso que se encuentre en menor disponibilidad será el que determine el desempeño de un organismo Falta de fósforo Falta de vitamina C: escorbuto

18 LEY DE TOLERANCIA (Shelford, 1913) Las condiciones extremas son perjudiciales para un organismo Intervalo de tolerancia DESEMPEÑO C R C C S S S S S Óptimo fisiológico R: reproducción C: crecimiento S. supervivencia CONDICIÓN (p. ej.: temperatura)

19 LEY DE TOLERANCIA (Shelford, 1913) Velocidad (cm/s) 0 PEZ 40 Fijación de CO2 Temperatura( C) PLANTA 0 50 Fry y Hart (1948)

20 Adaptaciones a la sequía Tejidos suculentos, evasión del sol, pérdida de hojas Pubescencia, tricomas Espinas Hojas pequeñas Captura de agua: orina concentrada Joroba, eritrocitos ovalados, heces secas Hábitos nocturnos Cierre de estomas

21 Adaptaciones al frío Sustancias anticongelantes Pelaje blanco: coloración críptica Criptobiosis Hibernación Hojas duras y/o en forma de aguja Forma de cono: coníferas

22 Adaptaciones a la vida en cuevas Pérdida de ojos Pérdida de color Órganos tactiles Gracilización Uso de sonar

23 ECOSISTEMA Integración: vivo + no vivo. Definición formal: Sistema termodinámico abierto constituido por las comunidades vivas y su entorno abiótico dentro del cual ocurren movimientos de materia y energía.

24 ECOSISTEMA

25 IMPORTANCIA DEL CONCEPTO (Burns, 1992) El concepto de ecosistema es un paradigma y concepto poderoso porque: Acepta la complejidad de los sistemas ecológicos. Incluye las actividades humanas. Su enfoque es holístico (estudia la naturaleza viva como un todo, no en partes). Enfatiza interconexiones entre elementos y eventos distantes. Es el escenario en el que evolucionan las especies. Es la unidad de conservación ecológica. Es el enfoque para estudiar el funcionamiento de la biosfera.

26 Propiedades de los ecosistemas 1. Productividad primaria Tasa de fijación de materia y energía por parte de los productores primarios (i.e., organismos fotosintetizadores y quimisintetizadores)

27 Propiedades de los ecosistemas 2. Productividad secundaria Tasa de fijación de materia y energía por parte de los consumidores (i.e., organismos heterótrofos)

28 Propiedades de los ecosistemas 3. Tasa de descomposición Velocidad la cual la materia se conminuta y reduce a compuestos más sencillos.

29 Propiedades de los ecosistemas 4. Eficiencias ecológicas Eficacia con la que un ecosistema y sus elementos usan la materia y energía para consumo, asimilación y producción de tejidos.

30 Propiedades de los ecosistemas 5. Biomasa en pie Cantidad de materia viva que tiene un ecosistema por unidad de área en un momento dado.

31 Propiedades de los ecosistemas 6. Velocidad y patrón de ciclaje de nutrientes (ciclos de materia). Tasa de movimiento y ruta que siguen los materiales que constituyen a los seres vivos.

32 Propiedades de los ecosistemas 7. Velocidad y patrón de flujo de energía. Tasa de movimiento y ruta que sigue la energía dentro de un ecosistema.

33 Propiedades de los ecosistemas 8. Estructura trófica Esquema de relaciones alimentarias entre los elementos de un ecosistema.

34 Propiedades de los ecosistemas 9. Edad y patrón sucesional Tiempo y tipo de desarrollo que tiene un ecosistema.

35 Propiedades de los ecosistemas 10. Especies clave Especies que al interior del ecosistema tienen un impacto más alto del que se espera por su abundancia.

36 Diferencias entre el movimiento de materia y el de energía

37 A T M Ó S F E R A SOL, rocas SAPRÓFAGOS CONSUMIDORES SECUNDARIOS CONSUMIDORES PRIMARIOS PRODUCTORES PRIMARIOS SUELO, BENTOS, PARTÍCULAS SUSPENDIDAS R E S P I R A C I Ó N

38 Ciclos biogeoquímicos

39 Ciclos sedimentarios o locales: P, K, Ca, Mg, Cu, Zn, B, Cl, Mo, Mn y Fe Ciclos atmosféricos o globales: C, H, O, N, S

40 Vías de entrada y salida de materia Vía de entrada Entrada de ríos Precipitación Inmigración Fijación de la atmósfera Liberación de sedimentos de roca madre Contaminación Vía de salida Salida de ríos Liberación a la atmósfera Emigración Pérdida de sedimentos Cosecha por humanos

41 Mecanismos de movimiento de materia Movimientos de masas de aire (viento y movimiento vertical). Corrientes marinas y mareas Surgencias Ríos Migración animal Cadenas alimentarias Dispersión biótica (esporas, semillas, quistes, polen, gametos nadadores, foresia, etc.)

42 Movimiento de masas de aire Corrientes marinas Migración de animales Redes alimentarias Corrientes de agua

43 SURGENCIAS Movimiento vertical de las masas de agua, de niveles profundos hacia la superficie

44 FORESIA Tipo de comensalismo en el que un organismo usa de transporte a otro.

45 Ciclo del agua

46 Ciclo del carbono

47 Ciclo del nitrógeno

48 Ciclo del fósforo

49 Ciclo del potasio