TSB II: DINAMICA BIOGEOQUIMICA DE ECOSISTEMAS ACUÁTICOS Resumen La biogeoquímica introduce a los estudiantes a las bases y principios funcionales de las transformaciones químicas y bioquímicas que se dan en los sistemas acuáticos. Así como a aspectos aplicados en gestión del suelo, agua y aplicaciones en la bioremediación y biodeterioro de estos ecosistemas. Logrando el entendimiento de la importancia del equilibrio de los ciclos biogeoquímicos y si impacto en el cambio climático, así como la participación de las actividades humanas como desencadenante del desequilibrio de los ciclos biogeoquímicos. Objetivos - Entender los procesos biogeoquímicos en el ecosistema lacustre, su origen y evolución - Evaluar el papel relevante de los ciclos biogeoquímicos en el equilibrio de la biosfera y en la dinámica global - Determinar las consecuencias de la alteración del equilibrio geoquímicos: Cambio climático - Aplicación de los procesos biogeoquímicos a aspectos cotidianos como gestión de los sistemas acuáticos, los procesos de depuración y el biodeterioro de los recursos acuáticos. El reciclado de los elementos químicos mediante los procesos de transformación biogeoquímica varia según las condiciones ambientales y el tipo de ecosistema PRE-REQUISITOS Biología, química, ecología y/o recursos naturales Dra. Martha Beatriz Rendón López INIRENA FACULTAD DE BIOLOGIA UMSNH Tel: 327-2350 (ext. 122) e-mail maberendon@gmail.com Cupo máximo: 10 alumnos Horario: LUNES 10:00-13:00 Teórico Sábados: 15:00-18:00 (práctica)acumulables Créditos: 9 Lugar: Aula (Ciencias de la Tierra) Instituto de Investigaciones sobre los Recursos Naturales (INIRENA-UMSNH
TSB II: DINAMICA BIOGEOQUIMICA DE ECOSISTEMAS ACUÁTICOS DESCRIPCION La forma de organización predominante en la sociedad en la actualidad se plantea como prioridad la búsqueda de beneficios que procuren crecimiento y desarrollo. Algunos de los efectos que ha traído ello son los problemas ambientales globales: calentamiento global, erosión, escasez de agua potable, manejo inadecuado de residuos sólidos, deforestación contaminación de aire, suelo y agua. La biogeoquímica pretende suministrar a los estudiantes conocimientos sobre las bases y principios funcionales de las transformaciones químicas y bioquímicas que se dan en los sistemas acuáticos, tanto aquellas controladas por los equilibrios químicos en sí mismos como las mediadas por la actividad microbiana o de los organismos vivos en general. Es bien sabido el importante papel de las bacterias, especialmente el conjunto de las quimioautótrofas, en el mantenimiento del equilibrio en los procesos geoquímicos y por lo tanto la necesidad de la conservación de todos los grupos funcionales implicados, preservando no solo las especies en si sino las condiciones para su equilibrio funcional. De ambas cuestiones dependerá el equilibrio global de los sistemas lacustres en el planeta, que en último término es la suma de todos los equilibrios parciales existentes y solo de esta manera podrán evitarse los cambios que puedan afectar a su vez al funcionamiento de los ecosistemas del presente y de la propia actividad humana. CURRICULUM VITAE En estos momentos preocupa el cambio climático, pero esta trascendente cuestión no es sino una situación concreta incardinada en el conjunto del equilibrio geoquímico funcional de la Tierra y por ello relacionado con las modificaciones de los ciclos biogeoquímicos y su equilibrio a consecuencia de las actividades humanas.
CURRICULUM VITAE MARTHA BEATRIZ RENDON LOPEZ. PROFESIONAL EN LIMNOLOGIA. DOCTORADO EN TECNOLOGIA, ADMINISTRACION Y GESTION DEL AGUA POR LA UNIVERSIDAD DE MURCIA, ESPAÑA. MAESTRA EN CIENCIAS EN LIMNOLOGIA POR LA UNIVERSIDAD DE BAYLOR, TEXAS E.U.A. ESPECIALIDAD EN IMPACTO AMBIENTAL UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO. LICENCIADA EN BIOLOGÍA POR LA UMSNH - Habilidades en docencia, investigación, dirección de grupos de trabajo interdisciplinario, diseño y evaluación de planes de desarrollo y proyectos de en ecosistemas acuáticos y cambio climático. - Experiencia laboral en docencia e investigación con grupos multidisciplinarios, consultoría y elaboración de Estudios de Impacto Ambiental y Ordenamiento Territorial. Ha escrito 11 artículos científicos y capítulos de libro. - Las líneas de investigación: limnología, química, física y biológica, impacto ambiental, cambio climático, humedales, restauración de ecosistemas artificiales y naturales, ecotoxicología. - Experiencia docente impartiendo las materias de: 1) Limnología, 2) Biogeoquímica, 3) impacto Ambiental, 4) técnicas de laboratorio y campo, 5) Dinámica de nutrientes y estado trófico en ecosistemas lacustres, en el Maestría en limnología y acuacultura del Instituto de Investigaciones sobre los Recursos Naturales, Maestría en gestión ambiental CIDEM. - En formación de recursos humanos se han asesorado tres tesis de Maestría en temas relacionados con la competitividad empresarial y sectorial.
INCLUIR PROGRAMA DEL CURSO UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO FACULTAD DE BIOLOGÍA NOMBRE DEL CURSO: TSB II: DINAMICA BIOGEOQUIMICA DE ECOSISTEMAS ACUATICOS GRADO EN QUE SE CURSA: A partir del 4 semestre CARGA HORARIA: HORAS SEMANALES DE TEORÍA: 3hrs HORAS SEMANALES DE PRACTICAS: 3hrs CRÉDITOS: 9 ÁREA ACADÉMICA: ECOLOGIA FECHA DE ELABORACIÓN: Junio del 2015 PARTICIPANTES EN LA ELABORACIÓN: Martha Beatriz Rendón López PARTICIPANTES EN EL DESARROLLO: Martha Beatriz Rendón López PERFIL PROFESIONAL DEL PROFESOR: profesional en limnología, Licenciada en biología, Maestra en Ciencias en limnología y Especialidad en impacto ambiental.
I. INTRODUCCIÓN La forma de organización predominante en la sociedad en la actualidad se plantea como prioridad la búsqueda de beneficios que procuren crecimiento y desarrollo. Algunos de los efectos que ha traído ello son los problemas ambientales globales: calentamiento global, erosión, escasez de agua potable, manejo inadecuado de residuos sólidos, deforestación contaminación de aire, suelo y agua. La biogeoquímica pretende suministrar a los estudiantes conocimientos sobre las bases y principios funcionales de las transformaciones químicas y bioquímicas que se dan en los sistemas acuáticos, tanto aquellas controladas por los equilibrios químicos en sí mismos como las mediadas por la actividad microbiana o de los organismos vivos en general. Es bien sabido el importante papel de las bacterias, especialmente el conjunto de las quimioautótrofas, en el mantenimiento del equilibrio en los procesos geoquímicos y por lo tanto la necesidad de la conservación de todos los grupos funcionales implicados, preservando no solo las especies en si sino las condiciones para su equilibrio funcional. De ambas cuestiones dependerá el equilibrio global de los sistemas lacustres en el planeta, que en último término es la suma de todos los equilibrios parciales existentes y solo de esta manera podrán evitarse los cambios que puedan afectar a su vez al funcionamiento de los ecosistemas del presente y de la propia actividad humana. En estos momentos preocupa el cambio climático, pero esta trascendente cuestión no es sino una situación concreta incardinada en el conjunto del equilibrio geoquímico funcional de la Tierra y por ello relacionado con las modificaciones de los ciclos biogeoquímicos y su equilibrio a consecuencia de las actividades humanas. II. OBJETIVO GENERAL Ofrecer los conceptos básicos de los procesos biogeoquímicos en los ecosistemas lacustres, su origen y evolución a lo largo de la historia del Planeta. Así como el papel relevante de los ciclos biogeoquímicos en el equilibrio de la biosfera y en la dinámica global del planeta y la aplicación de los procesos biogeoquímicos a aspectos cotidianos como la gestión de los sistemas acuáticos los procesos de depuración y el bio-deterioro de los recursos acuáticos y consecuencias de la alteración del equilibrio geoquímico: Cambio climático
III. CONTENIDO PROGRAMATICO TEMAS Y SUBTEMAS 1. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA Y REPASO DE LOS CONCEPTOS BÁSICOS DE BIOGEOQUÍMICA. (12 hrs) Principales hitos en el desarrollo de esta ciencia. Conceptos y fundamentos básicos: físicos, químicos, bioquímicos, metabólicos y fisiológicos. 2.-DIVERSIFICACIÓN DEL METABOLISMO MICROBIANO COMO BASE DE LAS ACTIVIDADES QUEDETERMINAN EL FUNCIONAMIENTO GEOQUÍMICO DE LOS SISTEMAS. (9 hrs) Fotosíntesis y quimiosíntesis. Autotrófia y heterotrófia. Tipos metabólicos en el mundo microbiano. Ecología fisiológica de los microorganismos. 3.- LA BIODIVERSIDAD MICROBIANA COMO RESULTADO DEL PROCESO EVOLUTIVO EN EL MARCO MEDIOAMBIENTAL (9 hrs) Principales phylums en los dominios Bacteria. Descripción de los phylums más relacionados con el desarrollo y control de los procesos biogequímicos. Métodos de la Microbiología Ambiental cualitativa y cuantitativa. 4.-CICLOS BIOGEOQUÍMICOS(22 Hrs. Practica laboratorio) a) Los ciclos biogeoquímicos con variaciones REDOX de sus elementos. Ciclos del Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno y Azufre. b) Ciclos biogeoquímicos de carácter fundamentalmente sedimentario. Ciclo del Fósforo. c) Ciclos mixtos. Transformaciones cíclicas del Hierro, Manganeso y otros metales. 5.-ASPECTOS APLICADOS DE LA GEOQUÍMICA Y DE LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS. (16 hrs) Aspectos geoquímicos del biodeterioro de los materiales. Gestión del suelo, aguas, y descargas. Técnicas de depuración y biorremediación. 6.-CICLOS GLOBALES.(22 Hrs. Practica laboratorio) Importancia de los microorganismos en el mantenimiento del equilibrio geoquímico y el cambio global. Reacciones fotoquímicas en la atmósfera y su relación con los ciclos biogeoquímicos. Geoquímica del cambio climático. Principales actividades antrópicas relacionadas con los cambios climáticos y otros cambios globales. Aplicación del análisis de datos y la modelización al estudio del cambio climático.
IV. METODOLOGÍA Y DESARROLLO GENERAL DEL CURSO - Este curso es instrumentado desde la dinámica de grupos, se provocan ideas e inquietudes por parte del profesor, las cuales son discutidas con fundamentos teóricos de las lecturas y prácticos, como algunos ejercicios que vinculen teoría y práctica. Se realiza exposiciones por parte del profesor y de los alumnos, se toman como base algunas lecturas clásicas que enriquecen el discurso del alumno, se utilizarán, técnicas audiovisuales (documentales, películas, diapositivas), se realizarán también talleres de discusión V. SISTEMA GENERAL DE EVALUACIÓN Este consistirá en dos partes: la teórica y la práctica, la primera incluye participaciones diarias, trabajos de investigación bibliográfica y dos exámenes; en tanto que la segunda incluye las prácticas de laboratorio, un trabajo de equipo donde se realizara y presentara un informe final del proyecto de investigación. En ambos casos se requiere como mínimo el 80% de asistencia. EVALUACIÓN DE LA PARTE TEÓRICA - Participaciones diarias 20 % - Trabajos y seminarios 20 % - Asistencia (80%) 10% - Dos Examenes - Un examen parcial: 6 semana 25 % - Examen final: 16 semana 25 % 100 % NOTA: Sí no se obtiene calificación aprobatoria en el examen teórico, no se podrá promediar la con la evaluación práctica. EVALUACIÓN DE LA PARTE PRÁCTICA: - 2 Prácticas de laboratorio 30% - Trabajo en equipo (proyecto investigación) 30 % - Presentación final de resultados 40 % 100 % 1. El alumno podrá investigar a la par de las actividades teóricas con el propósito de verificar y reflexionar sobre la teoría y práctica. 2. El alumno realizará trabajo en equipo y resolverá problemas prácticos y teóricos relacionados con procesos químicos en la interfase agua-sedimentos y agua intersticial y sus ciclos biogeoquímicos. 3. El alumno realizará un ensayo final sobre una temática específica, con el propósito de que pueda extraer elementos para su tesis.
VI. CORRELACIÓN CON OTRAS MATERIAS: Dentro del plan de estudios de la carrera de Biólogo se tienen contempladas materias básicas en los primeros semestres y que son el pilar para muchas otras que se cursarán en semestres superiores. En el caso particular de la materia optativa de biogeoquímia, el alumno deberá tener conocimientos de Ecología I y II, Biología General, Manejo de Recursos Naturales I y II y química. Así también, los conocimientos adquiridos en este curso, servirán de base para el mejor entendimiento de los procesos naturales en la biosfera y de la afectación por estos de en los ecosistemas lacustres, esto es, comprensión de los mecanismos de la biogeoquímica, o, pensar en términos geoquímicos y dominar el funcionamiento de sus procesos para comprender y modelar el comportamiento en sistemas acuáticos, a la vez que otorga fundamento para discusión sobre líneas de investigación. VII. PROPUESTA DE CALENDARIO DE ACTIVIDADES. SEMANA 1 SEMANA 2 SEMANA 3 - Conceptos y fundamentos básicos: físicos, químicos, bioquímicos. - Principales hitos en el desarrollo de esta ciencia. - Conceptos y fundamentos básicos: físicos. - Conceptos y fundamentos básicos: metabólicos y fisiológicos. SEMANA 4 SEMANA 5 SEMANA 6 - Fotosíntesis, quimiosíntesis. Autotrófia y heterotrófia. Tipos metabólicos en el mundo microbiano. - Principales phylums en los dominios Bacteria. - Tipos metabólicos en el mundo microbiano. Ecología fisiológica de los microorganismos. - 1 EXAMEN DE PARCIAL SEMANA 7 SEMANA 8 SEMANA 9 - Descripción de los phylums más relacionados con el desarrollo y control de los procesos biogequímicos. - Métodos de la Microbiología Ambiental cualitativa y cuantitativa. - Los ciclos biogeoquímicos con variaciones REDOX de sus elementos. Ciclos del Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno y Azufre. - Métodos de la Microbiología Ambiental cualitativa y cuantitativa. SEMANA 10 SEMANA 11 SEMANA 12 - Ciclos biogeoquímicos de carácter fundamentalmente sedimentario. Ciclo del Fósforo. - Ciclos mixtos. Transformaciones cíclicas del Hierro, Manganeso y otros metales. - Técnicas de depuración y biorremediación. - Gestión del suelo, aguas, y descargas. - Practica laboratorio - Aspectos geoquímicos del biodeterioro de los materiales. - Gestión del suelo, aguas, y descargas. SEMANA 13 SEMANA 14 SEMANA 15 - Importancia de los microorganismos en el mantenimiento del equilibrio geoquímico y el cambio global. Reacciones fotoquímicas en la atmósfera y su relación con los ciclos biogeoquímicos. - Practica laboratorio - Principales actividades antrópicas relacionadas con los cambios climáticos y otros cambios globales. Aplicación del análisis de datos y la modelización al
Geoquímica del cambio climático. SEMANA 16 - EXAMEN FINAL - - VIII. BIBLIOGRAFÍA estudio del cambio climático. - William H. Schlesinger. 2000. Biogeoquímica: Un Análisis del Cambio Global. Ariel Ciencia. Barcelona. - Vladimir N. Bashkin. 2002. Modern Biogeochemistry. Kluwer. Dordrecht, Netherlands. - Ronald S. Oremland (Ed.). 1993. Biogeochemistry of Global Change: Radiactively Active Trace Gases. Chapman & Hall. New York. - James I. Drever. 1982. The Geochemistry of Natural Waters. Prentice-Hall. Englewood Cliffs, N.J., USA. - Kurt Konhauser. 2007. Introduction to Geomicrobiology. Blackwell. Oxford, U.K. - Stephen Killops & Vanessa Killops. 2005. Introduction to Organic Geochemistry. Blackwell. Oxford, U.K. - Wolfgang E. Krumbein, David M. Paterson & Georgii A. Zavarzin (eds.).2003. Fossil and Recent Biofilms. A Natural History of Life on Earth. Kluwer. Dordrecht, Netherlands. - Julian E. Andrews, Peter Brimblecombe, Tim D. Jickells, Peter S. Liss& Brian J. Reid. 2004. An Introduction to Environmental Chemistry. Blackwell. Oxford, U.K. - Ronald M. Atlas & Richard Bartha. 2002. Ecología Microbiana y Microbiología Ambiental 4ª edición. Addison Wesley. Madrid. - Michael T. Madigan, John M. Martinko & Jack Parker. 2004. Biología de los Microorganismos (Brock 10ª edición), Editorial Pearson Educación-Prentice Hall. Madrid.