INGENIERIA AMBIENTAL UNIDAD II. Estructura y dinámica del ambiente, la energía en los ecosistemas. Transferencia de energía y de materia en el ecosistema.
EL AMBIENTE El AMBIENTE es el mundo exterior que rodea a todo ser viviente y que determina su existencia. Todos los seres vivos, inclusive los humanos, son parte del ambiente y lo necesitan para vivir. El ambiente se suele denominar también como entorno o naturaleza.
TERMINOS BASICOS El AMBIENTE es el mundo exterior que rodea a todo ser viviente y que determina su existencia. Todos los seres vivos, inclusive los humanos, son parte del ambiente y lo necesitan para vivir. El ambiente se suele denominar también como entorno o naturaleza. Un ECOSISTEMA está formado por todos los animales, plantas vivas, y los materiales no vivientes en un determinado lugar como un bosque o lago. Todos los seres vivos en un ecosistema dependen de otros seres vivos o no vivos- para su supervivencia continua, para su suplemento de comida y otras necesidades. MEDIO AMBIENTE: Es el conjunto de componentes físicos, químicos, biológicos y sociales capaces de producir efectos directos e indirectos, en un plazo corto o largo, sobre los seres vivos y las actividades de los humanos
FACTORES BIÓTICOS Y ABIÓTICOS DEL MEDIO AMBIENTE ABIOTICO: Lo comprende todos los fenómenos físicos (presión atmosférica, lluvia, aire, suelo, etc.) y químicos ( componentes de la rocas, minerales, salinidad del agua, etc.) que afectan a los organismos. BIOTICO: Comprende todos los seres vivos existentes en un ecosistema, y las interrelaciones que se forman entre ellos, plantas, animales (incluido el hombre) y microorganismo.
ECOSISTEMA Es la unidad natural de partes bióticas y abióticas, con interacciones mutuas que producen un sistema estable con intercambio constante de materia y energía, que conduce a: Una estructura de dependencia alimenticia o trófica: cadenas y redes tróficas. Una diversidad de seres vivos o biótica: caracterizado por la diversidad de especies y la variabilidad de las mismas. Ciclos de intercambio de materiales entre las partes vivas: Compartimiento biótico o vivo) e inertes (compartimiento físico).
Objetivo II. La energía en los ecosistemas: Definición de Energía, Leyes de la termodinámica, La dinámica atmosférica y balance térmico terrestre. Energía: Capacidad de producir trabajo o de transferir calor La energía atraviesa los ecosistemas y durante este proceso establece cierto orden. Cuanto mayor sea la complejidad organizativa de un organismo, población o ecosistema, mayor será la cantidad de energía necesaria para mantener en sistema. Leyes de la termodinámica Primera Ley La Energía no se crea ni se destruye solo se transforma
Leyes de la termodinámica Segunda Ley Cuando un sistema alcanza su entropía máxima no puede realizar ningún trabajo Entropía: Incapacidad para producir trabajo Energía cinética este en equilibrio Energía cinética es la energía propia del movimiento de los seres vivos
El ambiente como sistema y sus interrelaciones NIVELES TRÓFICOS La energía fluye a través de la biosfera secuencialmente y de un organismo a otro. Esta secuencia de relaciones alimenticias se conoce como cadena alimenticia. En cada una de estas etapas la energía se transforma parcialmente en calor y sale del sistema. Las secuencias alimenticias no son aisladas, sino que se entrelazan para constituir relaciones alimenticias complejas conocidas como redes alimenticias. El nivel trófico se refiere a la posición de los organismos en la cadena alimenticia, estando los autótrofos en la base. Un organismo que se alimente de autótrofos es llamado herbívoro o consumidor primario; uno que coma herbívoros es un carnívoro o consumidor secundario. Un carnívoro que coma carnívoros que se alimentan de herbívoros es un consumidor terciario, y así sucesivamente. Ciclos Agua Nitrógeno Carbono Fósforo Oxigeno
RELACIÓN ENTRE ECOSISTEMAS, FLUJO DE ENERGÍA Y CICLOS BIOGEOQUÍMICOS La materia circula desde el mundo vivo hacia el ambiente abiótico y de regreso; esa circulación constituye los ciclos biogeoquímicos. Estos son procesos naturales que reciclan elementos en diferentes formas químicas desde el medio ambiente hacia los organismos, y luego a la inversa. Agua, carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo y otros elementos recorren estos ciclos, conectando los componentes vivos y no vivos de la Tierra. La tierra es un sistema cerrado donde no entra ni sale materia. Las sustancias utilizadas por los organismos no se "pierden" aunque pueden llegar a sitios donde resultan inaccesibles para los organismos por un largo período. Sin embargo, casi siempre la materia se reutiliza y a menudo circula varias veces, tanto dentro de los ecosistemas como fuera de ellos. Ciclo del agua Ciclo del oxigeno Energía solar Ciclo del nitrógeno Calor en el ambiente Ciclo del carbono Calor Calor Calor Ciclo del fosforo
EL CICLO DEL OXIGENO es una cadena de reacciones y proceso que describen una circulación del oxigeno de la biomasa terrestre. Al respirar los animales, a nosotros lo seres humanos tomamos del aire el oxigeno de las plantas se producen y luego exhalamos gas carbónico y las plantas a su vez toman el gas carbónico que los intercambian oxigeno y gas carbónico todo el tiempo. Capa de ozono Oxigeno en la atmosfera, agua y otros compuestos químicos Oxigeno en agua y bióxido de carbono
Cadenas alimenticias Las cadenas alimenticias o tróficas representan una secuencia de organismos de "quién come a quién", en la que cada organismo se alimenta del anterior y es consumido por el siguiente. La secuencia se representa con flechas que comienzan en el organismo que sirve de alimento y apuntan a quien lo consume. Redes alimentarias En un ecosistema no existen cadenas alimenticias aisladas, sino varias cadenas que se entrecruzan formando redes alimenticias. esto se debe a que un animal herbívoro come diversas plantas y un carnívoro se alimenta de varios animales. Es muy común que las cadenas alimenticias se mezclen unas con otras, formando grandes redes.
INTERACCIÓN ENTRE LOS ORGANISMOS POR ANTAGONISMO Competencia: es la interacción entre individuos de la misma especie (competencia intraespecifica), que utilizan el mismo recurso y existen en cantidades limitadas. En general es la lucha de dos individuos por obtener un recurso o bien escaso, haciendo uso de sus habilidades; entre los recursos por los que los organismos luchan están: pareja, alimento, espacio, agua, sitio de apareamiento, etc Depredación: es la interacción entre individuos en la cual un organismo capture a otro organismo vivo con fines alimenticios. La depredación es la ingestión de organismos vivos, incluidas la de las plantas por animales, animal con animal, y planta con animal, y hongos. POR SIMBIOSIS Comensalismo: es la relación entre dos especies en la cual uno se beneficia y el otro ni se beneficia ni se perjudica Mutualismo es la relación entre dos especies en las cuales ambas se benefician Parasitismo: es una asociación o relación entre dos organismos o especies en el cual una se beneficia y la otra se perjudica.
Pirámides alimenticias: :Es la representación grafica de las relaciones cuantitativas de números de organismos, biomasa o flujo de energía entre los niveles tróficos de un ecosistema. A raíz de las grandes cantidades de energía y biomasa que se disipan en cada nivel trófico, estos diagramas casi siempre adoptan la forma de pirámides. Numéricas: son aquellas en las que se representan un determinado número de organismos por cada nivel trófico. De biomasa: es la representación grafica del peso total de todos los organismos o de algún grupo de ellos. * De flujo de energía: es la representación grafica de la transferencia de energía en una cadena alimenticia por cada nivel trófico Tipos de pirámides alimenticias
LA PRODUCTIVIDAD es una característica de las poblaciones que sirve también como índice importante para definir el funcionamiento de cualquier ecosistema. Su estudio puede hacerse a nivel de las especies, cuando interesa su aprovechamiento económico, o de un medio en general. Las plantas, como organismos autótrofos, tienen la capacidad de sintetizar su propia masa corporal a partir de los elementos y compuestos inorgánicos del medio, en presencia de agua como vehículo de las reacciones y con la intervención de la luz solar como aporte energético para éstas. El resultado de esta actividad, es decir los tejidos vegetales, constituyen la producción primaria. Productividad primaria Relación entre el aprovechamiento de la energía y la productividad Energía almacenada en las plantas Energía captada por la fotosíntesis Productividad primaria bruta Productividad primaria neta Productividad primaria Temperatura Nivel de Precipitaciones Temperatura calida Temperatura Alta y Baja disponibilidad de agua hay baja productividad Demanda de agua
Productividad primaria varia con el tiempo Edad de los ecosistemas Jóvenes (herbáceas o arbustos) mayor productividad Avanzados en etapas sucesionales (leñosas) menor productividad Productividad primaria limita la producción secundaria La productividad primaria neta es la energía para los heterótrofos Excrementos Metabolismo Mantenimiento ( captura o recolección de alimentos, movimiento muscular) La Energía sobrante del mantenimiento y la respiración, va a la producción de tejidos y de nuevos individuos, Esta energía neta de producción se denomina PRODUCCION SECUNDARIA
Ecosistemas acuáticos Los ecosistemas acuáticos comprenden todas las zonas de la Tierra cubiertas por el agua, océanos, mares, ríos, lagos, etc. Pueden dividirse según la salinidad del agua en: Ecosistemas de agua salada: mares y océanos. Ecosistemas de agua dulce: ríos, lagos, lagunas, charcas. La vida en el mar Los mares y océanos constituyen un enorme ecosistema acuático que cubre más de un 70 % de la superficie del planeta. El agua marina se caracteriza por contener una gran cantidad de sales en disolución (35 g de sales por cada litro de agua). Los océanos y mares pueden dividirse horizontalmente en dos zonas: Zona litoral: se extiende desde la línea de costa hasta el límite de la plataforma continental. Zona oceánica: una extensísima región que se da desde la plataforma continental en adelante. Puede dividirse verticalmente en dos tramos: la zona fótica, con luz, que llega tan solo hasta los 200 m de profundidad, y la afótica, sin luz. Esta zona, a su vez, puede subdividirse en zona batial, de 200 a 3.000 m de profundidad y zona abisal, desde los 3.000 m hasta los fondos oceánicos más profundos.
Sabías que? La profundidad media de los océanos es de 4.000 m, pero en las fosas del océano Pacífico se llegan a alcanzar los 11.000 m de profundidad.
La zona litoral Es una zona de aguas poco profundas y bien iluminadas con una gran riqueza de seres vivos que, como en cualquier ecosistema, pueden agruparse por niveles tróficos Productores: incluyen los diminutos organismos del fitoplancton, que flotan en el agua, y las algas y plantas superiores, que viven fijas al fondo. Consumidores primarios: están representados por los peces herbívoros, gasterópodos, bivalvos, pequeños crustáceos, etc. Consumidores secundarios: este grupo incluye los peces carnívoros, las estrellas y los erizos de mar, los pulpos, los calamares, etc. Descomponedores: en el medio marino no hay hongos; los principales descomponedores son las bacterias. La vida en la zona litoral.
La zona oceánica Los únicos productores de la zona oceánica, el fitoplancton, se encuentran en por encima de los 200 m de profundidad, en la zona fótica. Estos microorganismos fotosintéticos son el inicio de todas las cadenas tróficas oceánicas. En la zona afótica, debido a la falta de luz solar, solo puede haber consumidores, que dependen de los productores de la superficie para vivir. La mayor parte de estos consumidores son buenos nadadores, peces óseos y cartilaginosos que pueden llegar a tener tamaños muy grandes (como el tiburón ballena, que puede medir 15 m de longitud), cetáceos, calamares, etc. A partir de los 3.000 m de profundidad, en la zona abisal, viven seres de apariencia extraña adaptados a la oscuridad más absoluta y a soportar una presión muy alta y temperaturas que rondan los 0 ºC. Fondo abisal.
LA VIDA EN LOS RÍOS El agua de los ríos es agua dulce, contiene menos de 1 gramo por litro de sal, y está en continuo movimiento hacia el mar. A lo largo del curso de los ríos se dan tres zonas o tramos con características ambientales distintas. Tramo alto: la pendiente del cauce es muy pronunciada y el agua desciende a gran velocidad. Todos los organismos que viven en este tramo están adaptados a la intensa corriente. Los productores son algas que se adhieren fuertemente a las rocas. Los peces son potentes nadadores, como las truchas. Entre los invertebrados abundan las larvas de insectos que tienen ventosas y ganchos que les permiten fijarse al suelo y no ser arrastradas por la corriente. Tramo medio: las aguas circulan más despacio porque la pendiente disminuye. Hay un mayor número de especies tanto vegetales como animales. Los peces más abundantes son los barbos y las carpas. La vegetación que crece en las orillas aporta materia orgánica al río.
Tramo bajo: la circulación del agua es lenta el cauce del río es casi horizontal. Las aguas suelen ser turbias y el fondo tiene gran cantidad de lodo. En esta zona es en donde se da la mayor diversidad de vegetales y animales. Abundan los gobios, los lucios y las percas. En la desembocadura de algunos ríos, en la zona de contacto entre el agua marina y el agua dulce, se forman las marismas, unos ecosistemas de aguas salobres muy peculiares con una gran riqueza de seres vivos, que sirven de zona de descanso y alimentación a multitud de aves migratorias.
Ecosistemas terrestres Los factores abióticos que condicionan la vida en los ecosistemas terrestres son la temperatura y la humedad. Estos factores son los que determinan el clima y la distribución de los organismos. Las grandes diferencias climáticas que se dan en el planeta, desde el ecuador hasta los polos, provocan la existencia de una gran diversidad de ecosistemas. Los biomas terrestres En aquellos lugares de la Tierra que, a pesar de estar separados geográficamente, tienen un clima semejante, surgen ecosistemas equivalentes; aunque con especies distintas. El conjunto de todas las zonas del planeta que tienen unas condiciones climáticas semejantes y desarrollan ecosistemas similares recibe el nombre de bioma. Los principales biomas terrestres son: Distribución de los principales biomas terrestres.
Tundra La tundra se desarrolla en las zonas más septentrionales del planeta y se caracteriza por unas temperaturas muy bajas. Durante la mayor parte del año, el suelo de la tundra está helado y solo permite el crecimiento de una vegetación rasa formada sobre todo por musgos y líquenes, y sin árboles. Taiga La taiga es el bioma de mayor extensión del planeta, propio de climas fríos, con veranos templados y húmedos. Los principales vegetales son grandes árboles del grupo de las coníferas, abetos y pinos, con hojas aciculares adaptadas a las bajas temperaturas. Bosque templado El bosque templado se extiende por todo el planeta en latitudes medianas. Debido a sus temperaturas benignas y abundantes lluvias, en estos bosques se da una gran abundancia de seres vivos. Los vegetales dominantes son árboles: robles, encinas y hayas.
Estepa La estepa es propia de zonas templadas en las que la escasez de lluvia impide el crecimiento de los árboles. Es un bioma formado por grandes extensiones de plantas herbáceas, sobre todo gramíneas, que se vienen utilizando desde hace siglos como tierras de cultivo y para alimentar al ganado. Selva La selva es propia de climas cálidos y muy húmedos, muy favorables para el desarrollo de la vida, por lo que es el bioma con mayor cantidad y diversidad de seres vivos de todo el planeta. Los vegetales característicos son árboles enormes de anchas hojas, lianas y plantas epifitas. Sabana La sabana es un bioma africano que se da en regiones cálidas con una estación seca y una estación húmeda, semejante a la estepa. Los vegetales dominantes son las gramíneas, que forman grandes extensiones salpicadas de árboles. Los animales más característicos son los grandes herbívoros, como las cebras o los antílopes.
Desiertos Los desiertos se dan en regiones en las que las lluvias son muy escasas y las temperaturas muy altas durante todo el año. En los desiertos solo pueden vivir unas pocas especies de vegetales adaptadas a la falta de agua, como los cactus y algunas especies de animales, que suelen ser de costumbres nocturnas para evitar el calor.
Muchas gracias "La naturaleza hace grandes obra sin esperar recompensa alguna." Alexandr I. Herzen