COMPETENCIA GENERAL DE LA MATERIA A n al An alii zar l o s d i f er eren entt es c o m p o n en entt es d el ambiente y los l os efe fectos ctos de la interacció interacciónn de dell ser h u m an o c o n l a n at u r al eza, as í c o m o l a importancia vital de conservar el ambiente en el que se desarrollan los individuos y que se invo in volu lucr creen en la pr prot oteecc cció iónn de lo loss re recu curs rsos os dispon dis ponibl iblees, ado dopta ptand ndoo y fo forma rmand ndoo va valor lorees, p r i n c i p i o s , ac t i t u d es y c o m p o r t am i en t o s n ec es ar i o s p ar a al c an zar u n a s o c i ed ad amb mbientalmente ientalmente sustentable. sus tentable.
Rela lació ción n vertica vertic al y hor horiz izont onta al con co n otr o tra as materi mate ria as y mapa co conc nce ept ptua uall de d e Eco colo logía gía
Botánicas
Zoologías
Recursos Bióticos Manejo de Pe Manejo Pesqu squería eríass vegetal Natalidad Edad Mortalidad Población Dispersión Ab undan Abun dancc ia Dominancia Equidad Sucesión Traslape Ecotono Fases serales Climax
Ambientales
ECOLOGÍA
Numéricas
Biogeografía
Producci Produ cción ón acuícola
Ecología Ecolo gía
Ecología Homeostasis Productividad Energía
Comunidad Ecosistema Problemas
Ciclos biogeoquímicos
Primaria Br ut a
Secundaria Net a
Limitantes Sobrepoblación Contaminación Fisiológicos Químicos Impacto Geológicos Agua Ag ua
Unidad I: Principios básicos de la naturaleza Competencia general Reconocer la relación entre su entorno y su calidad de vida a partir de la comprensión de los principios básicos de la naturaleza, considerando el uso racional y eficiente de los recursos naturales como factores determinantes para el desarrollo sustentable
Capitulo 1. El planeta tierra como ecosistema La tierra se formo hace 4550 millones de años a partir de la nebulosa protosolar
Capitulo 1. El planeta tierra como ecosistema
Rasgos mas importantes
Único lugar el universo donde se sabe hasta ahora que hay vida Ha evolucionado mediante procesos geológicos y biológicos Se divide en litosfera e hidrosfera Su interior permanece activo
DR. ANTONIO LEIJA TRISTÁN, DR. GILBERTO TIJERINA MEDINA, DR. FRANCISCO JAVIER IRUEGAS BUENTELLO, M.C. JAIME OTILIO GONZÁLEZ PÉREZ
Capitulo 1.1. ¿Que es el planeta tierra?
Primer principio básico naturaleza establece que:
de
la
L a t i e r r a ( t am b ié n llam ad a Gaia ) es u n eco sist em a o s i st e m a v i v i e n t e car act er izad o p or ser fin it o, en h o m eo st asis y su st en t ab le.
Interacción Los diversos ecosistemas (acuáticos y terrestres) que la integran interactúan (Margulis, 1998) y que al evolucionar mediante procesos geoquímicos (abióticos) y biológicos (bióticos) determinaron las condiciones iniciales apropiadas para el inicio de la vida y la posterior consolidación de la biosfera (Colebrook, 2006).
Atmosfera finita en espesor, aunque esta puede variar con respecto a la temperatura
A 10 km encontramo s 95% del oxigeno)
Atmosfer a Capa de ozono (20-45 km)
Hipótesis de Gaia Es un conjunto de modelos científicos de la biosfera en el cual se postula que la vida fomenta y mantiene unas condiciones adecuadas para sí misma, afectando al entorno.
Según la hipótesis de Gaia, la atmósfera y la parte superficial del planeta Tierra se comportan como un todo coherente
donde la vida, su componente característico, se encarga de autorregular, por lo que tiende al equilibrio
Representación del equilibrio dinámico (homeostasis) de un sistema ecológico a.- Estado estable (dinámico) sistema ambiente
b.- Estado de inercia o resiliencia disturbio
resiliencia
Sistema Amb iente
c.- Estado dinámico (dinámica poblacional en equilibrio) dinámica poblacional dinámica poblacional en equilib rio
s o u d i v e i d d # n i
Tiempo
© Ph.D. Gustavo A. Mart inez Turanzas
1.2. Estructura y funcionamiento de la tierra El segundo principio básico de la naturaleza establece que: La tierra es un sistema viviente, constituido por dos subsistemas (subsistema físico o ecosfera y subsistema biológico) Atmosfera cubierta protectora:
1) Evita cambios drasticos en la temperatura (75 a 130oC) 2) Protege contra radiación solar de alta energía (UV, rayos gamma, rayos X) 3) Vapor agua, CO2 absorben la radiación (calor)
Subsistema biológico
Litosfera Esta formada por una compleja muestra de materiales inorgánicos (arena, limo, arcilla, aire y agua) y materia orgánica donde se desarrollan un sin numero de microorganismos Figura 1.9.- Suelo Sustrato sobre el que se desarrollan la mayoría de los organismos que viven
Capitulo 2. Flujo de energía y los ciclos biogeoquímicos El tercer principio básico de la naturaleza establece que la Tierra es un sistema abierto con respecto al flujo de energía. Porcentajes de radiación s olar
Cadenas Tróficas El
1% entra
al
subsistema biológico donde es capturada y transformada de energía solar a energía de biomasa En cada fase hay perdida de energía por procesos químicos
Cadenas tróficas
Autótrofos o productores : Toman la energía solar y transformarla en energía de enlace química (plantas verdes). Heterótrofos o consumidores : Consumen la materia rica en energía elaborada por los productores (directa “ herbívoros” o indirectamente “carnívoros” Descomponedores: Microorganismos (bacterias y hongos) cuya labor es reciclar el material orgánico convirtiéndolo en materia inorgánica o mineral, la que es de vuelta a utilizar por los vegetales.
Pirámide de biomasa, numero de individuos, Diezmo ecológico Biomasa vegetación 85%, biomasa fauna 10%, biomasa humana 5%
La cantidad de energía que se transfiere de un nivel trófico a otro varia del 2 al 30% dependiendo del numero de niveles, de la especie y tipo de
2.2. Ciclos biogeoquímicos
El cuarto principio establece que la tierra es un sistema cerrado con respecto al flujo de materia Las sustancias químicas son cicladas a través de complejas vías entre los subsistemas físico, biológicos, geológico y químicos: “Procesos biogeoquímicos”
Interconexión de los ciclos biogeoquimicos: Gaseoso, sedimentario e hidrológicos
Permite la renovación, purificación, conservación de las sustancias; definiendo la productividad y sustentabilidad de los ecosistemas
2.2.1. Ciclos gaseosos Las sustancias circulan la principalmente entre atmosfera y los organismos vivos
Velocidad elevada de reciclado “HORAS o DIAS“
Principales ciclos a) ciclo del oxigeno b) ciclo del carbono c) ciclo del nitrógeno
Ciclo del oxigeno Es el elemento mas abundante en los seres vivos
El 20% de oxigeno en la atmosfera es producto de la actividad de los seres vivos Este ciclo esta ligado al ciclo del carbono, ya que el proceso de asimilación de CO2 implica la liberación de oxigeno El oxigeno también se convierte en ozono, el cual se va a la estratosfera y sirviendo como filtro para rayos UV, letales para los seres vivos
Ciclo del carbono Involucra las cuatro esferas de la tierra litosfera, hidrosfera, atmosfera y biosfera
El carbono es fundamental para la formación de carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos Asimilación de este compuesto por los organismos es en la atmosfera e hidrosfera Tiempo de recambio largo (cientos de años). Aunque el proceso de fotosíntesis y respiración son los procesos mas rápidos 3 (años)
Ciclo del nitrógeno Los organismos emplean el nitrógeno en la síntesis de proteína , ácidos nucleídos así como otras moléculas fundamentales del metabolismo. Su reservorio (78%) es la atmosfera, donde se encuentra en forma de gas inerte. Esta forma no es utilizada por la mayoría de los organismos, si no que tiene que ser transformada por bacterias nitrificantes
2.2.2.Ciclos sedimentarios
En esta caso las sustancias químicas
circulan
o
entre
nutrientes
la
corteza
terrestre, la hidrosfera y los seres vivos
El tiempo de reciclado de estas sustancias es lento (miles a millones de años) Ciclos: azufre y fosforo
Ciclo del fosforo
Forma parte de los ácidos nucleicos, ATP y otros compuestos que contienen fosforo y que almacenan
energía química
Se encuentran cantidades: Plantas 0.2% Animales 1%
en
pequeñas
Inmovilizado en la corteza terrestre,
aunque es fácilmente movilizado por el agua
Por procesos de meteorización y vulcanización queda disponible para que pueda ser utilizado por las plantas
Ciclo del azufre
Forma parte de las proteínas, por lo que es importante Formas presentes El océano en forma de sulfato inorgánico En la litosfera en forma de minerales de sulfato y de sulfuro
Estados principales oxidados: sulfuros, azufre elemental y sulfato
Afectado por el pH: pH alcalino se encuentra en forma de sulfuro pH básic forma de sulfuro de hidrogeno
2.2.3. Ciclos hidrológicos
Circulación del agua entre el océano, atmosfera, litosfera y los seres vivos El agua es el componente principal (50-90%) de los seres vivos Esta ligado a otros procesos biogeoquimicos: Transporta los nutrientes hacia el interior y exterior de los ecosistemas
Funciones principales: a) actúa como un disolvente, b) es un agente químico reactivo (procesos hidrólisis, oxido reducción),
Tiempo teórico de renovación del agua en los reservorios de la ecosfera Velocidad de reciclado varia de días a miles de años Agua en la ECOSFERA
Reservorio
km3103
% del total
Tiempo renovación
Océanos
1370000
97.20
37000 años
Casquetes polares y glaciares Aguas subterráneas
29000
2.15
16000 años
4000
0.63
300 años
Lagos agua dulce*
125
1 - 1000 años
Lagos salados*
104
1 - 1000 años
Agua del suelo*
67
280 días
Ríos*
1.2
12-20 días
Atmósfera * Agua superficial 0.019
14
0.001
9 días
2.3. Regla de sustentabilidad Los ciclos biogeoquimicos renuevan, purifican, y conservan las sustancias, los cuales a su vez definen la productividad y sustentabilidad de los ecosistemas
•Los
seres vivos desempeñan el papel regulador (velocidad de ciclado y sustentabilidad) y de renovación (bioremediación) de los nutrientes •Regla sustentabilidad: La velocidad de los procesos de reciclado, renovación, purificación, reemplazo y conservación debe ser SIEMPRE MAYOR que la velocidad de los procesos naturales y antropogenicos de consumo, extracción, contaminación, destrucción, degradación, fragmentación y abatimiento
Cap. 3. Rol de los seres vivos en los ecosistemas El quinto principio de la naturaleza define la función de los seres vivos, que al interactuar con su entorno físico mantiene la estabilidad del planeta y las condiciones para la vida. teoría convencional supone que: Los organismos se adaptan a su entorno, no lo cambian, y La
que las fuerzas o procesos geológicos explican la evolución de la atmosfera, litosfera y océanos. Hipótesis de Gaia: Especifica que a
partir de unas condiciones primarias se promovió el inicio de la vida en la tierra y que estas primeras formas de vida modificaron el entorno para promover y conservar la habitabilidad del planeta
3.1. El origen de la vida Comparación de la tierra con biosfera y sin ella con otros planetas
Evolución de los seres vivos y su impacto sobre el planeta tierra
3.2. Bienes y servicios de los ecosistemas El sexto principio de la naturaleza establece que los ecosistemas, con una productividad y sustentabilidad finita, brindan bienes y servicios al ser humano. Los servicios se clasifican como de a) soporte, b) de regulación, c) de suministro
Agotamiento de los servicios de los Ecosistemas
3.3. Factor limitante y capacidad de carga
El séptimo principio básico de la naturaleza establece que el factor limitante y la capacidad de carga son determinantes en la dinámica poblacional de las especies
Los factores ecológicos (hábitat o nicho) puede afectar a los poblaciones de la siguiente manera: a) Eliminar especies de zonas donde las condiciones climáticas o fisicoquímicas no son las adecuadas (afecta la distribución geográfica de las especies) b) Determinan las tasas de mortalidad y natalidad de las especies (afectan la densidad de las especies) c) especies
Favorecen
la
adaptación
de
las
Ley del mínimo y ley de tolerancia Ley del mínimo (Liebeg, 1840):
Una especie estará ausente de un hábitat o de un ecosistema cuando cualquier factor indispensable este por debajo del umbral necesario
Ley del máximo (Shelford, 1911):
“La ausencia de un organismo podrá ser debidos a la deficiencia o al exceso”
Factores determinantes de los ecosistemas
El octavo principio de la naturaleza establece que los diferentes ecosistemas del mundo son definidos, determinados y caracterizados por factores bióticos y abióticos. Se clasifican en: factores bióticos factores abióticos
Factores bióticos
Hábitos de las especies Tiempo Especie humana
