La naturaleza también recicla ¿Qué ejemplos de reciclaje nos da la naturaleza?
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Ecología Tema 5
En la naturaleza todo se recicla.......... 97
Tema 6
Alteración de los ciclos biogeoquímicos y problemática ambiental ................. .................109 109 •
•
Identifico condiciones de cambio y de equilibrio en los seres vivos y en los ecosistemas. Evalúo el potencial de los recursos naturales, la forma como se han utilizado en desarrollos tecnológicos y las consecuencias de la acción del ser humano sobre ellos.
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La Tierra necesita que todos la cuidemos ¿Has tenido cerca a un familiar o a un amigo enfermo? Lo natural es darle al enfermo el tratamiento adecuado y oportuno para ayudarle a que se recupere. Pues bien… la Tierra se encuentra en un estado similar al de una persona con problemas de salud. La contaminación del aire, del agua y del suelo, el calentamiento calentamient o global y el cambio climático son algunos de los problemas que la aquejan. Las razones de estos problemas son múltiples, y se han presentado por una probable combinación entre la dinámica natural del planeta y la acción antropogénica. Cuando hablamos de acción antropogénica nos referimos a aquella relacionada con las actividades humanas que sostienen la civilización moderna, como los sistemas de transporte, los sistemas de calefacción, la industrialización y la luz en los hogares, entre otras. Para mantener el estilo de vida actual se necesitan grandes cantidades de energía, provenientes del petróleo y sus derivados; en especial, se queman combustibles fósiles que son nuestra principal fuente de energía. Sin embargo, la cantidad de combustible utilizado es tan enorme, que esta fuente de energía está causando emisiones contaminantes que exceden la capacidad de equilibrio de la Tierra. Tierra. En todo el mundo existe gran preocupación por el futuro cercano del planeta. Si no atendemos a tiempo los problemas ambientales que aquejan, se podrían presentar desastres de mayores dimensiones a las ocurridas hasta ahora, como superinundaciones, epidemias, reducción de la biodiversidad y escasez de alimento y de agua. Es necesario que el mundo se encamine hacia el uso de energías limpias, aunque esto lleva tiempo. Por eso es fundamental que cada uno de nosotros participe activamente en el cuidado del planeta, practicando principios ecoló96
gicos básicos como los que promueven algunos medios de comunicación a través de campañas ecologistas. Algunas de las campañas tienen nombres y frases tan persuasivas como las siguientes: • Ahorraener Ahorraenergíay gíaysalv salvaal aalmundo mundo.. • Lasciudadesdelmañana:d Lasciudadesdelmañana:dedevorad edevoradorasde orasde
energía a máquinas verdes. • Recoge, Recoge,reut reutiliz ilizayr ayrecicla ecicla.. • Caminaou Caminaoutili tilizala zalabici bicicleta cleta.. • Aguaqueha Aguaquehasde sdebeber beber,,déjala déjalacorr correrli erlimpia. mpia.
A través del correo electrónico electró nico también se difunden mensajes que nos ayudan a sensibilizarnos sobre esta situación; y en Internet existen numerosas páginas web con una misión informativa y formativa al respecto. En España, un ejemplo de este tipo de movimientos es la Fundación Biodiversidad del Ministerio del Medio Ambiente, que promueve una campaña de sensibilización sobre el cambio climático del planeta. La fundación entrega a los visitantes de la página web, interesados en estos temas, un carné que identifica a su poseedor como miembro del Club del Protocolo de Kyoto, y éste, a su vez, firma firma un compromiso compromiso de acción concreto. Reflexiona 1. Diseña una campaña ecologística similar a las presentadas en la lectura y ponla en práctica en tu colegio y en tu casa, con tus compañeros y familiares. 2. Dibuja el recorrido que haces desde tu casa hasta el colegio. ¿Serías capaz de hacerlo en bicicleta todos los días? ¿Esto contribuirá con el cuidado de la Tierra? Argumenta tus respuestas.
Explora internet Si quieres ser miembro del Club del Protocolo de Kyoto, visita la página: www.fundacion-biodiversidad.es
Tema
Competencias Comprensión de información •
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Explico la importancia de los ciclos biogeoquímicos para el equilibrio ecológico del planeta. Describo las principales fases de algunos ciclos biogeoquímicos.
Indagación y experimentación •
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En la naturaleza todo se recicla Resuelve los siguientes ejercicios en tu cuaderno de actividades: 1. ¿Qué es un ciclo? Menciona algunos ejemplos. ejempl os. 2. Observa el ciclo y realiza los siguientes análisis: ¿con qué actividad comienza y con cuál termina?, ¿qué actividades están planteadas para la mitad del ciclo, al finalizar el primer cuarto y al finalizar los tres cuartos del ciclo?, ¿clasificarías este ciclo como biológico, atmosférico, químico u otro?, ¿qué nombre le darías? Escribe tus respuestas. Levantarse Dormir
Interpreto algunos modelos de los ciclos biogeoquímicos y establezco sus interrelaciones. Planteo hipótesis acerca de algunos fenómenos relacionados relacionados con el ciclo de nutrientes.
Compartir en amilia
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Reconozco, evalúo y comparo las estrategias de la naturaleza con las utilizadas por las personas para reciclar sustancias. Reconozco que los modelos de la ciencia cambian con el tiempo y que varios pueden ser válidos simultáneamente.
Ir al colegio
Organizar cosas
Promoción de compromisos personales y sociales •
Desayunar
Almorzar
Regresar a casa
Comer
Hacer tareas
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
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Describo y relaciono los ciclos de algunos elementos y de la energía en los ecosistemas ecosistemas.. Justifico la importancia del agua en el sostenimiento de la vida.
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Explico la función del suelo como depósito de nutrientes.
•
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Me aproximo al conocimiento como científico(a) natural • •
Registro mis resultados en forma organizada y sin alteración alguna. Formulo explicaciones posibles, con base en el conocimiento cotidiano, teorías y modelos científicos, para contestar preguntas. preguntas.
Explora
Materiales
¿De dónde provienen los carbonatos? ¿Cómo proceder?
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1 Tritura Tritura un poco de cada material y ponlo en uno de los tubos de ensayo
•
o vaso transparente.
Marca los tubos con el nombre de cada una de las muestras. 3 Agrega vinagre a cada una de las la s muestras hasta cubrirla (1 cc aproximadamente). aproximada mente). 4 Emplea una lupa para observar lo que ocurre con cada muestra al cabo de una semana.
•
• • • •
• •
Tubos de ensayo o vasos transparentes Cáscaras de huevos trituradas Dientes de animal muerto (opcional) Conchas Tiza Tableta de antiácido Pedazo de piedra caliza o de mármol Vinagre Lupa
Razona y concluye 1 2 3
¿Cuáles de las muestras prov p rovenían enían de organismos? organismos? ¿Cuáles de las muestras reaccionaron con el vinagre y produjeron burbujas? Estas burbujas son de CO2, que se produce cuando los carbonatos presentes en las muestras reaccionan con el vinagre. Predice de dónde crees que provienen esos carbonatos ca rbonatos..
5.1, que indica indic a algunos de los 4 Analiza la tabla 5.1 componentes del huevo de gallina. Predice de dónde provienen esos nutrientes. Componente
Cantidad
Agua
75,2 g
Nitrógeno total
2,03 g
Nitrógeno proteico
1,93 1,93 g
Hidratos de carbono
0,68 g
Calcio
56,2 mg
Magnesio Magne sio
12,1 12,1 mg
Tabla 5.1. Composición de 100 g de un huevo de gallina.
Explora algo más 1 2 3 98
Indaga: ¿qué nutrientes obtienen las plantas del suelo y del agua? Escribe tus hallazgos. ¿Qué nutrientes obtienen los animales de las plantas? ¿Para qué se agregan fertilizantes a un cultivo?
Los fenómenos cíclicos Idea principal El planeta Tierra unciona como una gran ábrica de nutrientes para los seres vivos. Estos nutrientes se mueven y reciclan a través de los ciclos biogeoquímicos, atmoséricos y geológicos.
Vocabulario Ciclo biológico, 99 Ciclo geológico, 99 Ciclo atmosérico o gaseoso, 99 Ciclo biogeoquímico, 99 Hidrosera, 99 Atmósera, 99 Geosera, 99 Biosera, 99 Nutrientes, 99 Acuíero, 100 Fotosíntesis,101 Autótroo, 101 Ozono, 101 Bioelemento, 103 Bacteria nitriicante, 103 Bacteria desnitriicante, 104 Guano, 104
Lectoescritura 1. Indaga en dierentes uentes uno de los siguientes temas: Ciclo lunar Ciclo menstrual Ciclo vital de las ranas o de las mariposas. Ciclo de la meiosis Representa sus ases en una igura o diagrama cíclico. 2. ¿Cuál de los ciclos biogeoquímicos te parece más importante para el equilibrio del planeta? Argumenta tu respuesta. • • •
•
Muchos de los fenómenos que ocurren en el planeta son cíclicos, es decir, se componen de una serie de pasos o fases que se repiten con determinada frecuencia y que cumplen con una función específica. Estos procesos se pueden clasificar así: • Ciclos biológicos: son aquellos que ocurren en los organismos vivos, como el ciclo de vigilia-sueño, el ciclo de la reproducción reproducción celular, el ciclo menstrual, menstr ual, etc. • Ciclos geológicos: son los que mueven las sustancias, principalmente entre la geosfera o corteza terrestre (suelo, rocas, sedimentos, etc.), la hidrosfera y los organismos vivos. Estas sustancias son retenidas en las rocas sedimensedi mentarias, generalmente durante períodos que alcanzan millones de años. Por ejemplo, los ciclos del fósforo y el azufre. • Ciclos atmosféricos o gaseosos: son los que mueven los nutrientes principalmente entre la atmósfera y los seres vivos; tienen t ienen que ver con el reciclaje de gases como el oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno. Por lo general, las sustancias que intervienen en estos procesos se reciclan rápidamente, rápidamente, con frecuencia de horas o días. • Ciclos biogeoquímicos: las sustancias circulan por la hidrosfera (agua), la atmósfera (aire), la geosfera (tierra) y la biosfera (seres vivos). vivos). Es el caso del ciclo hidrológico h idrológico.. Gracias al funcionamiento natural de estos ciclos es que tenemos tenemos oxígeno en la atmósfera –para respirar– y agua ag ua en los ríos, para beber. Es decir que ellos nos aportan los nutrientes , o sea las sustancias sustanci as que los seres vivos necesitamos para vivir. viv ir. El suministro de minerales que necesitan las plantas en el suelo también tiene que reponerse continuamente a través de estos ciclos. Cuando los ciclos se alteran, como sucede en la actualidad por diversas actividades humanas a gran escala, se presentan problemas ambientales como el descongelamiento de los glaciares, la contaminación del aire y del agua, la reducción de la capa de ozono o el calentamiento c alentamiento global. Nuestro primer objetivo de este tema es conocer cómo se mueven las sustancias en cada uno de los ciclos, comprender su importancia para el equilibrio de la naturaleza y tomar decisiones responsables que contribuyan a su restauración y cuidado. 99
Ciclo del agua La vida terrestre depende del ciclo del agua, y esto ha venido ocurriendo durante billones de años. El ciclo del agua ag ua (figura (figu ra 5.1) 5.1) se puede desdescribir en las siguientes cuatro grandes fases: 1. Evaporación: fase líquido-gas. En esta fase, el agua de los océanos se evapora por la acción del calor generado por la luz solar y todos los procesos energéticos del planeta, planeta, para luego subir a la atmósfera. Las molécumoléculas de agua evaporada permanecen en el aire durante aproximadamente diez días. Diversos estudios han demostrado que los océanos, mares, lagos y ríos proveen alrededor del 90% de la humedad atmosférica debido a la evaporación; el otro 10% proviene de la transpiración de las plantas. 2. Condensación: fase gas-líquido. El agua evaporada en la atmósfera se mezcla con diminutas partículas par tículas de polvo, sales y humo. Como la atmósfera alta es muy fría, el gas se condensa y origina gotas de nube que, en conjunto, conjunto, forman las grandes g randes nubes. nubes. El agua ag ua de las nubes está en continua evaporación y condensación condensación y se mantiene allí all í debido debido a las ráfagas de aire ascendente que soportan su peso. Las corrientes de aire hacen que las nubes se muevan alrededor al rededor del planeta. 3. Precipitación. Cuando las moléculas de agua en las nubes empiezan a colisionar entre sí, se forman gotas cada vez más grandes y son tan pesadas que salen de la nube y caen o se precipitan precipitan en forma de lluvia, aguanieve, nieve o granizo. Para que se produzca una gota de lluvia se requieren muchas moléculas de agua de la nube.
Se ha demostrado que la cantidad de agua que se evapora es más o menos la misma mi sma que se precipita tanto en la superficie terrestre como en los océanos. En los océanos, solamente el 10% del agua evaporada se mueve hacia tierra firme f irme y cae y se precipita de diferentes formas. 4. Almacenamiento de agua en los océanos. El agua precipitada precipitada toma diversos caminos. ca minos. Por ejemplo, ejemplo, el agua que cae en forma de nieve se acumula sobre la superficie en capas de hielo o se derrite con el calor y sigue su trayecto. La que cae en forma de lluvia alcanza los ríos en las depresiones del terreno, terreno, se infiltra inf iltra en la tierra para formar depósitos subterráneos o se mantiene en las capas superiores del suelo, donde puede ser absorbida por las plantas. Parte del agua subterránea emerge a la superficie terrestre en forma de manantiales de agua dulce. Otra parte del agua infiltrada alcanza las capas más profundas del suelo y recarga los acuíferos , que son las formaciones for maciones
3. Precipitación
2. Condensación
4. Almacenamiento de agua en los océanos
Figura 5.1. El ciclo del agua o ciclo hidrológico describe el movimiento del agua alrededor del planeta. Aproximadamente Aproximadamente el 96,5% del agua está en los océanos, el otro 3,5% se distribuye en el resto del planeta.
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1. Evaporación
geológicas por donde circulan o se almacenan las aguas subterráneas. El agua que proviene de la descongelación de los glaciares fluye al mar. De esta forma, el agua continúa su constante movimiento, para retornar una vez más a los océanos, donde se reinicia el ciclo hidrológico.
Ciclo del oxígeno Este ciclo es el encargado de fabricar oxígeno para el planeta (figura 5.2). Se realiza en las siguientes fases: 1. Fotosíntesis. Mediante este proceso los autótrofos o productores liberan oxígeno. ox ígeno. 2. Formación de ozono. Las La s moléculas de oxígeno que se elevan a la estratosfera son impactadas por las radiaciones de onda corta (r.o.c.) de la luz solar y se rompen en átomos de oxígeno. Estos átomos se unen a otras moléculas de oxígeno (O 2 ) y forman ozono (O3 ), compuesto compuesto que conforma la capa de ozono, ozono, la cual cua l protege a los seres vivos de las 02 Entra luz solar
Se libera oxígeno
radiaciones solares. Esta reacción química se expresa así: 2O2 + r.o.c. r.o.c.
2O + 2O + 4O2
4O3
donde r.o.c. son las radiaciones solares de onda corta
3. Formación de más oxígeno. El ozono (O3 ) se vuelve a romper y libera O 2 por acción de las radiaciones ultravioleta. Químicamente la reacción se representa así: 2O3 + Radiaciones ultravioleta
3O2
4. Respiración de los seres vivos. El oxígeno en la atmósfera y el que se disuelve en el agua es absorbido y utilizado por los autótrofos y heterótrofos durante la respiración. El oxígeno es un recurso natural natu ral que se renueva a partir de los procesos descritos en el ciclo. Su funcionamiento se relaciona estrechament estrecha mentee con los ciclos del carbono y del agua. Los animales, al respirar, lo combinan con el carbono y lo devuelven a la atmósfera en forma de dióxido de carbono ca rbono.. 03
2. Formación de la capa de ozono (radiaciones ultravioleta) 02
(r.o.c.)
02
3. Formación de más oxígeno
C02
C02
02 1. Proceso de otosíntesis en los autótroos
C02
4. Consumo de O2 en el proceso de la respiración y liberación de CO2 Molécula de oxígeno Molécula de CO 2 Molécula de ozono
Figura 5.2. El oxígeno comenzó a ormar parte de la atmósera terrestre hace unos 3.200 millones de años, con el proceso de la otosíntesis.
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Ciclo del carbono Este ciclo es muy importante porque el carbono ca rbono forma parte de las biomoléculas o moléculas orgánicas (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos) (figura 5.3). Comienza igual que el del oxígeno, es decir, a partir part ir de la fotosíntesis, y se desarrolla con los siguientes sig uientes pasos: pasos: 1. Captación de dióxido de carbono por los organismos autótrofos. Éstos realizan la fotosíntesis fotosíntesis con el agua absorbida en presencia de la luz solar. Como resultado de este proceso, las moléculas de agua se rompen y se libera oxígeno, y el carbono forma cadenas de carbohidratos como la glucosa, grasas y proteínas que se almacenan en los tejidos de los productores. La siguiente ecuación resume este proceso: 12 H2O + 6CO2
C6H12O6 (glucosa) + 6O2 + 6H2O
2. El carbono pasa de productores a herbívoros y de éstos a los carnívoros, cuando son consumidos a través de la red trófica. tróf ica. 3. El carbono se libera en la respiración. Las plantas y los animales captan oxígeno durante la respiración y rompen la glucosa para
obtener energía y cumplir sus funciones. En este proceso liberan dióxido de carbono y vapor de agua a la la atmósfe atmósfera. ra. La reacción reacción química se representa así: C6H12O6 + 6O2
6CO2 + 6H2O
4. Los organismos que mueren se descomponen por acción de las bacterias y liberan CO2 que se almacena en el suelo en forma de rocas carbonatadas, carbón y petróleo a través de procesos químicos que requieren mucho tiempo. 5. El CO2 se intercambia entre la geosfera y la atmósfera. Esto Esto ocurre ocur re por la acción de varios procesos como el de meteorización de las rocas carbonatadas o por lavado de las llu vias. Así mismo, mi smo, por las erupciones volcánicas y por la quema de combustibles fósiles. 6. El carbono atmosférico se precipita precipita a la geosfera o se mueve por acción de organismos como las corales en la hidrosfera. El carbono permanece en movimiento mov imiento constante entre la atmósfera y la hidrosfera para que la concentración se mantenga en equiliequil ibrio en ambos medios.
1. Captación de CO2
5. El CO2 se intercambia entre la geosera y la atmósera
3. El carbono se libera en la respiración como CO2
2. El carbono pasa a los herbívoros y carnívoros
6. El carbono atmosérico se precipita a la hidrosera 4. Los organismos muertos liberan CO2
CO2
CO2
Figura 5.3. El carbono es el cuarto elemento de mayor abundancia en el universo y es un componente esencial de la vida terrestre.
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Ciclo del nitrógeno El nitrógeno es un bioelemento , es decir, una sustancia que hace parte de los seres vivos y es fundamental para la síntesis de proteínas, ácidosnucleicos(ADNyARN)yotrasmoléculas.
Las fases del ciclo c iclo muestran muestran cómo se mueve el nitrógeno a través de la geosfera, la hidrosfera y la atmósfera. Los pasos que se dan son los siguientes sig uientes:: 1. Fijación biológica del nitrógeno atmosférico en el suelo. Esta tarea es realizada por las bacterias nitrificantes, es decir, las que toman el nitrógeno gaseoso de la atmósfera (N ) y lo combinan combinan con el hidrógen hidrógenoo para formar amoniaco (NH 3 ). La reacción reacción se representa así: N2 + 8H+
2NH3 + H2
Las bacterias nitrificantes viven dentro de los nódulos de las raíces de plantas leguminosas como el fríjol y la arveja. Éste es un ejemplo de mutualismo donde las plantas les suministran alimento a las bacterias y reci-
ben a cambio amoniaco o nitratos que no pueden tomar tomar directamente d irectamente de la atmósfera. En los ecosistemas acuáticos, la fijación de nitrógeno la realizan las cianobacterias que viven en las cavidades de plantas plantas acuáticas. a moniacos. Ocu2. Asimilación de nitratos o amoniacos. rre cuando las plantas leguminosas absorben a través de sus raíces nitrato (NO 3 ) o amoniaco (NH3 ) para formar proteínas proteínas y ácidos ácidos nucleicos. 3. El nitrógeno se mueve en la cadena trófica. Pasa de las plantas a los herbívoros y de éstos a los carn ca rnívoro ívoross a través trav és de las redes tróficas. 4. Amonificación. Corresponde a la liberación de nitrógeno en forma de amonio (NH4 ), a partir de la orina, excrementos de las aves y organismos muertos. muertos. 5. Nitrificación. En este proceso intervienen dos tipos de bacterias: las nitrosomonas, que provocan un cambio químico en el amonio (NH4+) y producen producen nitrito (NO (NO ), y las nitrobacter, que actúan sobre el nitrito y hacen el cambio químico para convertirlo en nitrato. En
3. El nitrógeno pasa a los herbívoros y carnívoros
4. Los animales liberan amoniaco en la orina (amonifcación) 2. Las plantas leguminosas toman el nitrógeno del suelo
6. Desnitrifcación
5. Otras bacterias convierten el amoniaco de la orina en nitratos (nitrifcación) 1. Las bacterias nitrifcantes fjan el nitrógeno atmosérico en el suelo
Figura 5.4. La reserva principal del nitrógeno es la atmósera.
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este este proc proceso eso,, las las mol moléculas éculas de NH y NO NO son convertidas en nitrógeno molecular que no es asimilable. 6. Desnitrificación. Es realizada por las bacterias desnitrificantes , que producen producen un cambio químico en los nitratos en presencia de carbono y agua para convertirlo en N2(g) , que es liberado directamente a la atmósfera para reiniciar el ciclo. 4NO3 + 5C + 2H2O(g) 2N2(g) + 4HCO3 + CO2
Ciclo del fósforo El fósforo es otro componente esencial en los organismos para la formación de los ácidos nucleicos, moléculas fosfatadas y fosfolípidos que forman parte de las membranas celulares, los huesos y dientes de los animales. La principal reserva de fósforo está en la geosfera y su proceso para que lo puedan utilizar los seres vivos es muy lento. lento. El ciclo del fósforo presenta presenta estas fases:
1. Erosión de las rocas que contienen fósforo. La lluvia erosiona las rocas fosfatadas y lo mueve mueve disuelto en el el agua del suelo. suelo. 2. Asimilación del fósforo. Las plantas absorben el fósforo del suelo a través de las raíces. tróf ica. 3. Movimiento del fósforo por la red trófica. El fósforo orgánico de las plantas pasa a los herbívoros y de éstos a los carnívoros a tra vés de la red trófica. 4. Movimiento del fósforo a las aguas. El fósforo se diluye con el agua del suelo y va hacia los ríos y el mar, donde los peces lo asimilan; luego pasa a las aves y con ellas al suelo a través de los excrementos o guano. 5. Depósitos de fósforo en el fondo marino. Los organismos muertos de ríos y océanos lo depositan en el fondo marino como piedra fosfatada. 6. Fosfatización. Las bacterias fosfatizantes actúan sobre los organismos muertos y los excrementos y los convierten en fosfatos disueltos que son absorbidos por las raíces de las plantas.
4. Movimiento del ósoro a las aguas
3. Movimiento del ósoro en animales
2. Asimilación del ósoro por las plantas 1. Erosión de las rocas osatadas
5. Deposición del ósoro
6. Fosatización Figura 5.5. La reserva principal del ósoro está en las rocas osatadas de la corteza terrestre.
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Ciclo del azufre Las reservas fundamentales del azufre son la corteza terrestre y los fondos marinos. Las rocas lo contienen en forma de sulfuros que se han sedimentado en el transcurso de largos períodos de tiempo. Los pasos del ciclo del azufre son los siguientes sig uientes:: 1. Las plantas absorben el azufre combinado del suelo a través de las raíces. 2. Luego pasa a los herbívoros herbívoros y de éstos a los los carnívoros a través de la cadena trófica. 3. Cuando los volcanes erupcionan liberan azure a la atmósera
3. Otra parte del azufre azuf re que llega a la atmósfera proviene de las erupciones volcánicas, del simple oleaje de las aguas, donde se encuentra combinado. 4. En la atmósfera se combina combina con el vapor de agua y se precipita al suelo. suelo. 5. Cuando los organismos mueren y se descomponen por acción de las bacterias, el azufre azuf re pasa nuevamente al suelo. suelo. 6. El azufre disuelto en el agua también se filtra en el suelo.
Atmósera (SO2 )
2. El azure pasa a los herbívoros y carnívoros en la cadena trófca
Hidrosera 4. El azure que hace parte de los compuestos de la atmósera cae al suelo
1. El azure del suelo es absorbido por las raíces de las plantas
La geosera está ormada por rocas con suluros de hierro Figura 5.6. El azure es requerido por los seres vivos en pequeñísimas cantidades para producir las proteínas.
Explora internet Amplía tu información sobre el ciclo del agua en: http://ga.water.usgs.gov/edu/watercyclespanish.html http://www2.epm.com. http://www2.epm.com.co/bibliotecaepm/biblioteca_virtual/actividades-pcbgq co/bibliotecaepm/biblioteca_virtual/actividades-pcbgq.htm .htm www.aguasdesevilla.com/infantil/infan/ciclome.html. Para ver el proceso de purificación del agua que se consume en los hogares. www.eeppm.com/bibliotecaepm/biblioteca_virtual/actividades_pcbgq.htm Amplía tu información sobre el ciclo del carbono en: www.ceroco2.org www.ciclodelcarbono.com www.ciceana.org.mx
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Química Los ciclos bioquímicos Estos ciclos involucran involucran cambios físicos y químicos. Por ejemplo, en el ciclo hidrológico las moléculas de agua pasan constantemente de estado líquido a gaseoso o a estado sólido y viceversa. En los ciclos del nitrógeno, azufre y fósforo se forman compuestos que pueden ser asimilados por los seres vivos o que permiten su transporte por otros medios. En toda reacción química, un átomo puede ceder o recibir electrones. Si los dona, se dice que se oxida; si los gana, se dice que se reduce. La tendencia de un átomo a recibir o donar electrones depende de su electronegatividad. Cuanto mayor sea ésta, mayor será la capacidad de atraer elec trones hacia sí mismo. Cada electrón tiene una cantidad de energía asociada. Por ello, un compuesto reducido posee mayor cantidad de energía que uno oxidado. A manera de síntesis se puede decir que los compuestos dentro del ecosistema oscilan entre estados de alta y baja energía. El paso de las sustancias por los ciclos se hace por procesos de oxidación y reducción. La oxidación implica una liberación de energía, como ocurre en la respiración, mientras que la reducción implica un
aporte de energía, como sucede en el caso de la fotosíntesis. Comprensión de la lectura Con la ayuda de tu profesor o profesora, analiza los cambios químicos de un par de sustancias que intervienen en alguno de los ciclos biogeoquímicos y los procesos de oxidación y reducción e identifica que ocurren en él.
Agronomía Condiciones adecuadas para los cultivos ¿Alguna vez has plantado un árbol? ¿Qué cuidados tuviste en cuenta? Muchas personas siembran un árbol sin tener en cuenta los nutrientes que requiere, ni la humedad o cantidad de luz que necesita. Las consecuencias se ven al poco tiempo: el árbol no crece, se manifiestan enfermedades o se produce la muerte. Cuando las deficiencias de nutrientes son severas, las plantas presentan síntomas como clorosis de hojas; hojas marchitas, enrolladas o torcidas; torcidas; ramas y hojas muertas; crecimiento insuficiente, que hace que la planta sea más susceptible a heridas provocadas por insectos, o a enfermedades por temperatura y humedad extremas.
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Por estas razones es importante considerar: Un test de nutrientes. Se utilizan dos métodos: análisis de suelo y análisis de tejido. Seleccionar fertilizantes apropiados. Algunos se colocan en las hojas, otros en el suelo y otros bajo la superficie por inyección. Seleccionar la especie adecuada para el terreno donde se va a plantar. •
•
•
Comprensión Comprensión de la lectura 1. Ordena de mayor a menor importancia los aspectos para lograr que un árbol tenga mejores opciones para su desarrollo. 2. Indaga: ¿qué ¿qué otros aspectos son importantes para plantar un árbol en condiciones adecuadas?
Lee diagramas a. En este ciclo se produce la sustancia que respiramos para mantenernos vivos. b. En este ciclo ciclo se recicla recicla la sustancia sustancia que exhalamos en la respiración c. Los seres vivos necesitan necesitan de este ciclo ciclo para obtener una sustancia que se necesita para elaborar proteínas.
Los ciclos biogeoquímicos 1
2 Ciclo del carbono
3
Ciclo del S 4
Ciclo del N
Ciclo del O2
Identifica la(s) rejilla(s) que cumplen cada una de las siguientes afirmaciones:
Ayuda: todos los ciclos biogeoquímicos producen sustancias que son importantes para mantener mantener la vida en el planeta.
Personajes y contextos Fritz Haber Químico alemán nacido en 1868. Puesto que la química no era entonces una carrera con grandes expectativas económicas, Haber se dedicó a vender patentes y a desarrollar tecnología para las grandes empresas industriales, como BASF y Bayer, Bayer, y dedicó parte de su tiempo a la investigación sobre el amoniaco. Aunque un siglo atrás Berthelot había descrito el amoniaco como un compuesto de hidrógeno y nitrógeno, nadie había podido producirlo en el laboratorio. Un día de 1909, Haber logró deslumbrar a los directivos de la Fábrica Bávara de Anilina y Sosa de Baden (BASF) al producir unas gotas de amoniaco a partir del agua y del aire. Haber utilizó altas presiones y temperaturas y aceleró la reacción con un catalizador, el Osmio. En 1913, Carl Bosch, químico del equipo de BASF, perfeccionó la técnica y se comenzó a producir amoniaco por toneladas. El amoniaco se comenzó a utilizar en todo el mundo para producir abonos nitrogenados. En 1918, Haber ganó el Premio Nobel por su contribución en la fabricación de los fertilizantes sintéticos que incrementaron sustancialmente la producción agrícola mundial.
Haber ganó mucho dinero con sus patentes, pero su fanatismo y el nacionalismo de la época le hicieron poner todo su talento y prestigio científico al servicio de la producción de armas químicas como el fosgeno, los gases lacrimógenos y el cloro gaseoso, causantes de la primera de las grandes masacres del siglo XX. Fue durante la guerra de 1914-1918, que algunos denominaron “la guerra de los químicos”. Tras la derrota de Alemania, Haber fue juzgado como un criminal de guerra por los aliados y tuvo que refugiarse en Suiza.
fiica fiicha biográ f Amplía la f
itrógeno pudieel n tr d o l c i c l e e r b o s s to 1. ¿Qué aspec to trial de Haber y indus tr o s e c o r p l e n e r i u trib ron con tr tren su Bosch? s tr e Haber que mue d s o to t a d s o r tr t o a u verig ivos como 2. A ve it vo s pos ti o to t c e p s a n e o to t n a ta t lado humano, ivos. t vo e lo s nega ti esponsabilidad d r a l e d a c r e c a a xion fle xi to tos y 3. Re fl sus descubrimien e d o s u l e n o c s o ífic t fi de los cien tí tu opinión acerca n tu o c o fo f a r r á p n u e b escri ciencia. tes de Haber a la apor te
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Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales •
Analizo las ventajas y desventajas del uso de algunas tecnologías para enriquecer los suelos.
Tecnologías para enriquecer las características del suelo Un suelo en buenas condiciones es esencial para alcanzar una cosecha provechosa. Para lograrlo, requiere que tenga los nutrientes necesarios para que las plantas puedan crecer y ser productivas. Las plantas necesitan macronutrientes como: nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), azufre (S), y micronutrientes m icronutrientes como: hierro hier ro (Fe) ( Fe),, cinc c inc (Zn), manganeso (Mn), boro (B), cobre (Cu), molibdeno (Mo) y cloro (Cl). Cuando hay carencia de ellos en el suelo se manifiestan diversos síntomas como hojas amarillas, menor crecimiento, escasez de flores, f lores, deformación deformación de frutos, f rutos, etc. ¿Cómo se maneja la fertilidad del suelo?
Un suelo pobre puede llegar a ser muy productivo si se maneja con el suficiente cuidado. Abonos como el compost y la tu turba rba ayud ayudan an a mejorar la estructura del suelo, y los fertilizantes contribuyen a mejorar la productividad. Compost: se compone de desechos orgánicos como hojas y pasto cortado, sobrantes de verduras, hierbas, etcétera. Estos E stos elementos se se alternan con tierra y se comprimen. Fertilizantes: los fertilizantes incluyen principalmente K, N y P, que se aplican un poco antes de la plantación para que las plantas los aprovechen de la mejor forma.
Abono verde: Se puede preparar con legum-
bres en un proceso similar al del compost. Capa de hierba: sirve para proteger el suelo suelo de la erosión. La hierba se dispersa sobre el suelo en una capa de seis centímetros alrededor al rededor de la planta. Debido al impacto ambiental de la agricultura masiva y los investigadores, agricultores y ambientalistas en general han propuesto cambios en la agricultura convencional por la llamada agroecología, que incluye alternativas más amigables con el medio ambiente como la agricultura natural, orgánica y la permacultura. Comprensión de la lectura
1. ¿Qué macronutrientes requieren las plantas para lograr un u n buen crecimient crecim iento? o? 2. ¿Cómo se pueden mejorar las condiciones de un suelo pobre?
a l y a m b i ieent a y l a a i c o so s o t c c a p m im i l e z a A n a l i z
fico o no? Argué fi n e b s e s e te t n a z i l i ti t r fe 1. ¿El uso de fe ta. tu respues ta ta tu áles men ta tos orgánicos y cu c to u d o r p s o l n o s é u 2. Indaga q jas. ta ja ven ta jas y des ve ta ja ven ta son sus ve
l o de c ompromisos des a rrol l l d ia el c a ... h a c l es i a l le s y soc a person a l ltura y las posibilidades rmacu tu Indaga acerca de la pe tecno ta te ten con el uso de es ta xis te de desarrollo que e xi logía en el país.
108
Alteració Alt ión n de los ciclos biogeoquímicos y pr problemática ambiental
Tema
Competencias Comprensión de información •
Describo algunos problemas ambientales y su relación con la alteración de algunos ciclos biogeoquímicos.
Indagación y experimentación •
•
Construyo modelos explicativos de problemas ambientales. Indago sobre la problemática ambiental actual y los convenios internacionales para enfrentarla.
Promoción de compromisos personales y sociales •
•
Participo activamente en las campañas que promueven las tres erres: reutilización de sustancias, reducción de emisiones contaminantes y reciclaje. Me informo acerca de los posibles efectos del cambio climático en la región donde vivo y preparo planes de protección.
Resuelve los siguientes ejercicios en tu cuaderno de actividades: 1. ¿En qué lugares del país o del mundo mundo se han presentado últimamente inundaciones, sequías, cambios en las migraciones de aves, oleadas de calor o de frío intenso? ¿Cuáles crees que han sido las causas y consecuencias de estos fenómenos? ¿Qué medidas preventivas se han planteado? 2. Escribe las causas y consecuencias de un problema ambiental que esté afectando la región donde vives. 3. ¿Cuáles son tus inquietudes acerca de los problemas ambientales?
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales •
•
•
Justifico la importancia del agua en el sostenimiento de la vida y como factor de surgimiento y desarrollo de comunidades humanas. Relaciono algunos problemas ambientales con la alteración de los ciclos biogeoquímicos y sus implicaciones para la salud humana y del planeta. Identifico recursos renovables y no renovables y los peligros a los que están expuestos a causa del desarrollo de los grupos humanos.
109
Me aproximo al conocimiento como científico(a) natural •
Manifiesto mi creatividad en la elaboración de modelos explicativos.
Explora ¿Para qué se utiliza un modelo explicativo?
Materiales •
Cartón
•
Plásticos
•
Otros, según el experimento seleccionado
¿Cómo proceder? 1 Consulta qué es un modelo científico o explicativo. Analiza la figura de la derecha, correspondiente correspondiente a un modelo del fenómeno llamado efecto invernadero, en el cual el vidrio cumple la misma función de la atmósfera, es decir, retener la energía de los rayos solares.
2 Explora la siguiente página: http://www.ecoeduca.cl, sección Actividades y experimentos.
3 Revisa con detenimiento los modelos y escoge el que más te guste para explicar un fenómeno ambiental.
4 Diseña el modelo determinando el objetivo, la lista de los materiales que necesitas y los pasos para realizarlo. Describe los resultados de tu experiencia.
5 Comparte tu experiencia con tus compañeros del curso.
Razona y concluye 1 ¿Qué entiendes por modelo científico o modelo explicativo? 2 ¿Qué ventajas tiene utilizar un modelo explicativo para aprender aprender un tema? 3 ¿Por qué crees que los científicos utilizan modelos para explicar algunos fenómenos fenómenos de la naturaleza?
4 ¿Qué obstáculos tuviste para desarrollar esta experiencia y cómo los superaste? ¿Qué aciertos consideras haber logrado con el experimento?
5 ¿Cuál de los modelos presentados por tus compañeros te gustó más y por qué?
Explora algo más ¿Qué ajuste le harías a tu experimento o a los de otros compañeros y para qué?
110
Idea principal Dierentes actividades humanas o antropogénicas a gran escala de los últimos dos siglos están alterando los ciclos de la naturaleza, con lo cual es probable que se generen problemas ambientales y se aceleren cambios en la dinámica del planeta, como los que hemos observado en el clima.
Vocabulario Acción antropogénica, 111 Combustible ósil, 111 Basura, 111 Contaminación, 112 Control vehicular de gases, 112 Ozono antropogénico, 112 Tecnologías limpias, 113 Agricultura intensiva, 113 Aguas residuales, 113 Lixiviación, 113 Eutroización, 114 Deorestación, 114 Desertiicación, 114 Erosión, 114 Gases tóxicos, 114 Gases de eecto invernadero (GEI), 115 Sumideros, 118 Dengue, 119 Climatología, 123
Lectoescritura Elabora una tabla comparativa de los siguientes enómenos: eecto invernadero, calentamiento global y cambio climático. Considera aspectos comunes y dierentes entre ellos.
Panorama general de la problemática ambiental Toda la problemática ambiental actual gira en torno al abuso, maltrato o uso inapropiado que los seres humanos le hemos dado a los recursos naturales como los bosques, el suelo, el agua y el aire. Eso ha provocado que desde hace un tiempo se hayan alterado los ciclos biogeoquímicos, que son los que sostienen la vida en el planeta. Las actividades humanas que afectan la naturaleza se conocen como acción antropogénica , y se clasif cla sifica ica según seg ún el lugar donde ocurren en zonas rurales, zonas urbanas y zonas costeras, y de acuerdo con los los asentamientos asentamientos humanos humanos en el campo, la ciuciudad y las costas, respectivamente. En seguida veremos cómo ha sido la acción antropogénica en cada una de las zonas. Zonas rurales. Se incluyen actividades activ idades antropogénicas como el uso de pesticidas o plaguicidas, herbicidas y fertilizantes, causantes de la eutrofización, la deforestación, deforestación, la desertificación deserti ficación y la erosión, conceptos conceptos que anali a nalizaremos zaremos más adelante. Zonas urbanas. Se incluyen las actividades act ividades relacionadas con la quema de combustibles fósiles , la emisión de gases tóxicos, la eliminación de aguas residuales y la producción de basura doméstica e industrial, entendiéndose por basura aquellos desechos que no se pueden reciclar. Zonas costeras y en los mares. Se presentan derrames
de petróleo o marea negra, desechos industriales y marea roja, entre otros. Debido a la acción antropogénica, el planeta está presentando algunos problemas ambientales: ambientales: contaminación del aire; reducción de la capa de ozono; contaminación del suelo y del agua; efecto de la lluvia ácida, efecto invernadero anómalo y su posible relación con el calentamiento global y los cambios climáticos. Figura 6.1. Panorama de Bogotá. La contaminación se observa de un color oscuro en la atmósera. 111
Contaminación del aire El aire limpio se compone principalmente de nitrógeno (78%), oxígeno (21%) y dióxido de carbono (0,03%). Sin embargo, con el incremento mento de la población y de las la s construcciones de viviendas, carreteras y toda la infraestructura de las grandes ciudades, el aire se ha ido llenando de partículas como polvo y tierra. Además, Además , la quema de combustible combus tibless para el funcionamiento de las industrias y el transporte automotor automotor han incrementado su conta‑ minación , que q ue no es otra ot ra cosa cos a que el exceso exces o de partículas y sustancias que alteran las propiedades piedades físicas y químicas qu ímicas naturales natura les del agua, el aire y la tierra. Las partículas más livianas flotan en las capas más altas y se mueven con el viento; las más pesadas quedan suspendidas más cerca de la superficie. En la tabla 6.1 puedes ver cuáles son los mayores contaminantes del aire, y cómo se producen. Después de analizarla, piensa cuáles de estos contaminantes afectan la región donde vives vi ves y cuáles cuá les se relaciona relac ionann con el control Contaminante
Monóxido de carbono (CO) Óxidos de azufre (SOx)
Figura 6.2. Los automóviles son los mayores emisores de CO 2 en las ciudades, junto con los gases que se liberan para producir electricidad.
vehicular de gases , es e s decir, dec ir, el que se realiza reali za
en las grandes ciudades para reducir la contaminación causada por falta de mantenimiento de los automotores. Además de los los daños ambientales, ambientales, la contaminación del aire provoca problemas de salud como la fiebre tifoidea, el cólera y la hepatitis infecciosa, que se transmiten por microor¿Cómo se produce?
Por la quema de madera, carbón, llantas, tabaco, gasolina y otros combustibles. Por la quema de combustibles con alta concentración de azufre, como carbón mineral, petróleo crudo, diésel.
Partículas suspendidas o PST (polvo, polen, Al realizar diferentes trabajos como la construcción tierra, arena, cenizas y humo; microorganismos de viviendas y carreteras, la fundición de metales y la que viajan por el aire y residuos minúsculos de utilización de pinturas y barnices. algunos metales como aluminio, hierro o plomo). Óxidos de nitrógeno (NOx) (uno de los precursores del ozono nocivo).
Hidrocarburos (HC)
Ozono antropogénico (O3) Tabla 6.1. 6.1 . Principales contaminantes del aire. 112
Por la combustión de gasolina en automóviles e industrias. Por emisiones gaseosas de gasolina no quemada y de solventes de pintura y pegamento. También provienen de depósitos y derrames de gasolineras, vehículos mal afinados o sin tapón de gasolina, aerosoles, barnices y pinturas de aceite. Por acción de los rayos ultravioleta sobre los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos en las capas más bajas de la atmósfera.
ganismos que viajan en el aire desde los focos de infección. El ozono antropogénico afecta las mucosas, las vías respiratorias y los ojos.
650 640
Reducción de la capa de ozono En este tema es importante diferenciar entre el ozono antropogénico y el que forma parte de la capa de ozono. ozono. El primero pri mero se describe en la tabla 6.1 como uno de los mayores contaminantes del aire en las la s ciudades; ciudades; el segundo se encuentra en la estratosfera, a una distancia de 40 ó 50 km de la superficie terrestre, nos protege de los rayos directos del sol, absorbe los rayos ultravioleta (UV), (U V), principales causantes del cáncer de piel. Se forma a partir de la combinación de óxidos de nitrógeno e hidrocarburos hidrocarbu ros bajo la presencia de fuerte radiación solar. Es el contaminante que más abunda en las grandes ciudades. Aunque el panorama panora ma luce complejo, tenemos que conocer los problemas para actuar en su solución. Los beneficios se logran con un desarrollo sostenible, que consiste especialmente en ahorrar energía eléctrica apagando las luces que no se están utilizando, y usando agua caliente lo menos posible, posible, además de otras acciones que evitan quemar combustibles en forma innecesaria. El uso racional de la energía eléctrica y de los combustibles combustibles reduce la contaminación atmosférica y pueden dar tiempo de tolerancia para implementar tecnologías limpias o de contaminación cero.
Contaminación del agua y del suelo Las principales causas de la contaminación del agua son las siguientes: • Uso defertilizantes, defertilizantes, abonos abonos,pestici ,pesticidasy dasy biocidas en la agricultura intensiva. • Escapesenlostanq Escapesenlostanquessub uessubterrán terráneosusad eosusados os
para almacenar el combustible doméstico, o en los gasoductos.
6 5 0 k m a e r a m o s f e T e r m m 8 0 k
Termosera
100 90
a e r a M e s o s f e 5 0 k m
80 70 ) m 60 k ( d u 50 t i t l A
40
N O O Z E O D P A C A
Mesosera Estratosera
30 20 10
Troposera
0 -100
baja
-50
0
alta
50
t e t o n r e s M v e E
a e r a o s f e a t o r a E s t r 2 0 k m a e r a o p o s f e T r o m k 1 8 ) 8 ( - 1
a r d e l m l e v v N i
Temperatura Temperatura (ºC)
Figura 6.3. Capas de la atmósera terrestre y ubicación de la capa de ozono.
• Us Uso o de grandes grandesexte extensi nsion ones espar para a construir construir
ciudades y carreteras, ya que esto impide el flujo normal del agua debajo del suelo y la llegada a los acuíferos. • Generaciónde Generacióndeaguasresidu aguasresidualesde alesdehogarese hogarese
industrias. En la tabla 6.2 se incluyen algunos productos de uso cotidiano y sus ingredientes contaminantes del agua, con el fin de que los conozcas y promuevas un uso responsable de los mismos, o, si está en tus manos, tomes la decisión de cambiarlos por productos biodegradables. Las soluciones para el problema de la contaminación del agua se orientan tanto hacia la reducción de materia prima contaminante durante la elaboración de productos y al incremento de productos productos biodegradables, biodeg radables, como hacia la implementación de sistemas de tratamiento de aguas residuales residuales , como como el que se se representa representa en la figura 6.4, en el cual se muestra que las aguas tratadas son las liberadas liberadas en el consumo diario en las casas y la industria. En cuanto a los contaminantes del suelo, es importante conocer el concepto de lixiviación , 113
Producto
Ingredientes
Limpi impiad ador ores es dom domésti éstico coss
Polv Polvos os y lim limpiad piador ores es abras brasiv ivos os,, fos fosfato fato de sodi sodio, o, amon amonia iaco co,, etan etanol ol..
Blanqueadores
Hidróxido de sodio y potasio, peróxido de hidrógeno, hipoclorito de sodio o calcio.
Limpiadores de horno rnos
Hidróxido de potasio, hidróxido de sodio, amoniaco.
Limpi impiad ador ores es de inod inodor oros os
Ácid Ácido o ox oxálic álico, o, áci ácido muriá uriáti tico co,, par parad adic iclo lorroben obencceno eno e hip hipoc ocllorit orito o de de sod sodio io..
Limpi impiad ador ores es de alfo alfom mbras bras
Naft Naftal alen eno, o, per perclor cloroe oeti tilleno, eno, ácid ácido o ox oxálic álico o y die dietil tilengl englic icol ol..
Pestic Pesticida idass y repele repelentes ntes de insec insectos tos
Organo Organofos fosfato fatos, s, carbam carbamatos atos y pireti piretinas nas..
Tabla 6.2. 6.2 . Productos de uso diario que contienen contaminantes del agua. En lo posible, se debe reducir o evitar su uso.
proceso que se da cuando, en su paso por el suelo, suelo, el agua disuelve d isuelve sustancias que se encuentran en él, y las transporta hacia las capas inferiores para alimentar el agua subterránea. El exceso de nutrientes provenientes provenientes de fertilizantes y similares que son liberados, o que llegan al agua ag ua de alguna algu na manera, promueve promueve el crecimiento de las algas y plantas verdes sobre la superficie, lo cual impide que la luz solar llegue a los organismos que viven dentro del agua, causando su disminución o desaparición, con sus consecuentes efectos sobre la red trófica. Esta forma de contaminación se llama eutrofización , que tambié ta mbiénn sig nif ni f ica "bien "bie n alimentado". De otra parte, también proliferan organismos que se adaptan a la nueva situación, como 5. Lago o reserva
3. Coagulación 4. Sedimentación 1. Planta de tratamiento de agua en almacenamiento almacenamiento
2. Desinección
Figura 6.4. Propuesta de una planta de tratamiento de aguas residuales generadas tanto en la industria como en los hogares. 114
las bacterias, que, al tener alimentación suficiente de la materia muerta, consumen el oxígeno que necesitan los peces y moluscos. Otras formas de contaminación del suelo son la deforestación , que tiene que ver con la eliminación de zonas de bosque causada por la tala de árboles; la desertificación , que es el empobrecimiento o la degradación de los suelos, impidiendo su productividad, y la erosión , que es el desgaste de la superficie terrestre por agentes externos, como el agua o el vient v iento. o.
Efecto de la lluvia ácida La lluvia ácida es un fenómeno estrechamente relacionado con los gases tóxicos que producen las industrias, los cuales cua les contienen contienen azufre, azuf re, y con las emisiones de óxidos de nitrógeno n itrógeno de los automóviles. automóviles. Estos gases, nocivos noc ivos para los seres vivos, reaccionan químicamente química mente con otras sustancias del aire y forman gotitas de ácido sulfúrico que luego se condensan y se precipitan en forma de lluvia. Aunque los gases de la lluvia lluv ia ácida se originan generalmente en áreas urbanas, pueden moverse con los vientos hacia lugares distantes y contaminar los bosques y los lagos en el campo. El suelo de muchos lugares está en capacidad de contrarrestar un poco esa lluvia ácida, aunque no toda la que se produce, así que estas sustancias se filtran contaminando el suelo y el agua.
Luz solar
nadero es el CO 2 que se recicla naturalmente según vimos en el ciclo del carbono. Otros son el metano (CH4 ) y el óxido nitroso (NO2 ). El efecto invernadero anómalo y su posible relación con el calentamiento global
Contaminación por el humo
Lluvia ácida
Figura 6.5. Generación de lluvia ácida.
Algunas Alg unas clases clase s de peces y animales, an imales, como las ranas, tienen problemas para adaptarse y reproducirse en ambientes ácidos. En las ciudades, la lluvia ácida corroe las fachadas y los objetos de piedra.
Desde hace más de 150 años, diferentes actividades humanas o antropogénicas como las que se muestran en la figura 6.7 han aumentado las emisiones de CO2 a la atmósfera junto con otros gases nocivos. Alg unas una s investig inve stigacione acioness muestran muest ran que la concentración atmosférica de dióxido de carbono en la actualidad es la más alta en los últimos 650.000 años y que en los últimos diez años este aumento se ha marcado con mayor intensidad. Con base en estos índices, los científicos consideran que se ha provocado provocado un efecto invernadero anómalo que se relaciona con el calentamiento global de la Tierra.
El efecto invernadero anómalo Para hablar del efecto invernadero anómalo es necesario conocer qué es el efecto invernadero normal. Éste consiste en que la luz solar atra viesa la atmósfera y llega l lega a la superficie terrester restre. Parte de la radiación infrarroja se refleja de vuelta al espacio y otra es retenida por la acción acción de los llamados gases de efecto invernadero (GEI) que intervienen interv ienen en el efecto invernadero, como el dióxido de carbono (CO 2 ), el óxido óx ido nitroso (N2O), el metano (CH4 ) y los clorofluorocarbonos. De ellos, el dióxido de carbono es el que genera mayor preocupación, ya que, al ser emitido en grandes cantidades a la atmósfera, está convirtiendo al planeta en un gran invernadero. De esta manera, la Tierra mantiene una temperatura agradable a la cual los seres vivos nos hemos adaptado. Uno de los gases inver-
Los gases de la atmósera atrapan parte del calor y lo reejan hacia la Tierra
Los rayos solares alcanzan la Tierra y producen su calentamiento
Parte del calor vuelve a la atmósera
La superfcie terrestre absorbe la mayor parte de ese calor
Figura 6.6. La atmósera que rodea la Tierra actúa como el vidrio o el plástico de un invernadero, permitiendo permitiendo el paso de unos rayos y reejando otros al espacio exterior. 115
Cambio climático
Emisiones de dióxido de carbón en diferentes actividades humanas
Agricultura 2%
otros 4%
Residencial 10%
Generación de electricidad 39%
El cambio climático observado en los últimos años es un fenómeno complejo que depende de diversos factores, por lo cual es necesario que los investigadores hagan un seguimiento más profundo para comprenderlo mejor. Sin embargo, aquí analizaremos algunos aspectos relacionados con este tema, como las evidencias, y las posibles causas y los efectos del cambio climático.
Industria 22%
Transporte 23%
Algunas evidencias del cambio climático La elevación de la temperatura media de la Tierra en los últimos 100 años oscila entre 0,3 ºC y 0,6 ºC. El aumento del nivel del mar alcanzó los 17 cm durante el siglo XX. Esto se debe, en parte, al derretimiento de nieve y hielo en un •
•
Figura 6.7. Principales actividades humanas que liberan exceso de CO2 y otros gases de eecto invernadero a la atmósera.
Lee diagramas Evidencias de cambio climático ¿En qué años se han registrado las tres temperaturas más altas del planeta? ¿En qué años, las tres temperaturas más bajas?
Ayuda: en el año 1920, se presentó una de ellas.
+0,5 +0,4 +0,2 a r u t a r e p m e T
0 -0,2 -0,4 -0,6 1900 ... 1915 1920 1925 1930 1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
Años
Figura 6.8. Variación de la temperatura del planeta en grados centígrados entre los años 1915 y 2000.
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buen número de montañas montañas y en las regiones reg iones polares. Los expertos consideran que durante el siglo XXI el nivel del mar podría aumentar de 9 a 88 cm. Las alteraciones en las temperaturas medias de diversas regiones reg iones del mundo mundo y en el hielo del Ártico. Los cambios en la salinidad de los océanos, régimen de vientos v ientos,, sequías, precipitaciones, precipitaciones, frecuencia de olas de calor e intensidad de ciclones tropicales t ropicales.. El aumento de catástrofes en la última década relacionadas con inundaciones, inundaciones, olas de calor y sequías. Los 11 años más calurosos desde que se coco menzó a registrar información al respecto (1850) se presentaron en la década de 1990. Los seres vivos propios de cada región se ven obligados a migrar y con ello se provocan efectos sobre las redes tróficas y ecosistemas, que son muchas veces difíci difíciles les de medir.
Posibles causas del cambio climático Existen varias va rias teorías sobre las razones del cambio climático. Algunos científicos lo relacionan con el incremento de emisiones de CO 2 y otros gases en la atmósfera y el consecuente efecto invernadero anómalo. Otros, sin embargo, sugieren que la causa son las la s corrientes submarinas, la disminució d isminuciónn de las manchas solares y el aumento de precipitaciones sobre el hemisferio norte. Consecuencias del cambio climático Desde hace décadas, los científicos nos están alertando sobre los riesgos inminentes del cambio climático cli mático,, por lo que los gobiernos ya empezaron a mostrar un u n verdadero interés por tomar tomar medidas al respecto. Existe conciencia del impacto negativo tanto social –por la cantidad de personas afectadas–, como económico –porque los cultivos y otros medios de producción se verían afectados–, pero es casi
imposible enumerar todas las repercusiones que podría tener un pequeño cambio, pues en la naturaleza natura leza todo está perfectamente interrelacionado. Sin embargo, las siguientes son algunas de las consecuencias más graves: Los glaciares y los casquetes ca squetes de hielo podrían desaparecer junto con su biodiversidad. biodiversidad. Los patrones y las condiciones de fenómenos meteorológicos extremos ext remos (inundaciones, tormentas violentas, etc.) podrían ser más frecuentes. Se incrementarían los problemas en la agricultura, puesto que el cambio de las condiciones ambientales afectaría los cultivos y los granjeros tendrían que emigrar. La pérdida de la biodiversidad altera las cadenas tróficas de los ecosistemas. Muchas especies de animales y plantas no podrían adaptarse a los cambios de temperatura. Especies como los osos polares, las focas, las morsas y los pingüinos son especialmente vulnerabl vul nerables. es. Según las previsiones de los científicos, las temperaturas del planeta podrían aumentar entre 1,1 y 6,4 ºC durante este siglo, si no se adoptan las medidas necesarias para reducir las emisiones emi siones.. La salud de las personas se vería muy afectada por estos cambios y podrían elevarse las cifras de dengue y malaria en lugares donde antes no había riesgo. •
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Figura 6.9. El descongelamiento de los glaciares pone en r iesgo de extinción a las especies que se han adaptado a estos lugares en el transcurso de millones de años.
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Utilizar combustibles que requieran menos cantidades de carbono, como por ejemplo el gas natural. Aumentar el uso de las fuentes de energía limpias o de energía nuclear, las cuales emiten muy poco –o casi nada– de CO2. Reducir la producción de otros gases de efecto invernadero como el metano. Aplicar las siguientes premisas: reciclar, caminar o utilizar la bicicleta, apagar los electrodomésticos y la maquinaria que no se utilice, reducir las emisiones de CO 2 y cambiar las costumbres en pro de un consumo sostenible.
Posibles efectos del cambio climático en Colombia
Figura 6.10. Las plantas jóvenes y en crecimiento son sumideros , o captadores de CO 2. Gracias al proceso de la otosíntesis, los árboles absorben CO 2 de la atmósera y lo almacenan como carbono. Simultáneamente emiten oxígeno a la atmósera.
Alternativas de solución al cambio climático
Todas las alternativas a lternativas para solucionar el cambio ca mbio climático se enfocan a la reducción de las concentraciones de CO2 en la atmósfera. Dicha reducción se puede lograr a través de la reforestación de bosques que capten grandes cantidades del gas, o por medio de alternativas tecnológicas que permitan almacenarlo en el subsuelo. Esta técnica se denomina Captura y Almacenamiento de Carbono (CAC) (CAC).. Se requieren, además, los siguientes sig uientes ajustes para estabilizar estabiliza r la concentración atmosférica atmosférica de los gases de efecto invernadero: 118
Si no se toman medidas urgentes para enfrentar el cambio ca mbio climático que ya comenzó, es muy probable que nos veamos enfrentados a una serie de amenazas de desastres naturales, posibles problemas problemas de salud, efectos sobre el recurso rec urso hídrico, y problemas en el sector agropecuario. Los siguientes son algunos posibles efectos del cambio climático en Colombia: Colombia: El nivel del mar hacia el 2050-60 puede aumentar de 40 a 60 cm en las costas Caribe y Pacífica. Pacífic a. La temperatura temperatura media del aire para la misma época puede subir de 1 °C a 2 °C. Los cambios de precipitación podrían aumentar o disminuir cerca del 15% según la región. Las viviendas rurales y las zonas de cultivo y pastoreo de las costas podrían presentar inundaciones. En el caso de la isla de San Andrés, su área se reduciría entre el 12 y el 17% a causa del ascenso del nivel del mar. En cuanto al sector agrícola, se prevé que las zonas más afectadas sean las de alta montaña, superiores a los 2.700 metros sobre el nivel del mar, donde se cultiva principalmente papa, pastos para ganado y hortalizas. •
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La región Caribe, los valles interandinos, la Guajiraylosaltiplanoscundiboyacenseynariñense son altamente susceptibles a procesos de desertificación. Con respecto a la salud humana, podrían expandirse enfermedades como el dengue y la malaria en diversas regiones del país.
Explora internet 1. En el Instituto de Hidrología, Meteorología
2. 3.
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Figura 6.11. En los últimos años, Colombia ha arontado inundaciones, deslizamientos deslizamientos y avalanchas en varios departamentos del país.
y Estudios Ambientales puedes ampliar la información sobre el cambio climático en Colombia: Colombia: http://ww w.ideam.gov w.ideam.gov.co/ .co/ Observa algunos videos sobre el cambio climático en: http://www.cambio-climatico.com/videos Amplía tu información sobre los problemas ambientales en: www.cienciapopular.com/ecologia.php http://ec.europa.eu/environment/youth/air/air_ climate_es.html www.greenfacts.org http://www.greenfacts.org/es/cambio-climaticohttp://www.imta.gob.mx/educacion-ambiental/ seccion-infantil.html Consulta algunas algunas animaciones explicativas explicativas sobre la lluvia ácida en: http://www.epa.gov/acidrain/education/site_ kids_spanish/index.htm http://ingenieria.uaslp.mx/Recursos/ Animaciones/lluvia_acida.swf Amplía tu información sobre la contaminación del aire en: http://w ww.vidasostenible.org/ ww.vidasostenible.org/
Salud El dengue, una enfermedad viral El dengue también se conoce como fiebre rompe huesos. Pertenece al grupo de enfermedades que puede proliferar con el cambio climático. Su forma más grave, el dengue hemorrágico, puede ser mortal. La Organización Panamericana de la Salud (OPS) ha desplegado un intenso operativo para cooperar con los países en el combate de esta est a epidemia. Esta enfermedad se manifestó por primera vez hacia 1635 en Martinica y Guadalupe. En el siglo XVIII se registran epidemias en Estados Unidos, Asia y África, y posteriormente en Perú. La reaparición del dengue durante los últimos años ha golpeado en América Latina a países como Venezuela, Colombia, Brasil y, más recientemente, a El Salvador y Honduras. El virus es transmitido por un mosquito que se mueve con comodidad en el medio urbano, cuya
presencia se ve fortalecida por fenómenos como el crecimiento de las áreas metropolitanas y el deterioro en las condiciones sanitarias. Las campañas contra el dengue tienen como punto de partida el ataque al vector, en este caso el mosquito Aedes aegypti . Comprensión de la lectura
1. ¿Qué clase de enfermedad es el dengue? dengu e? 2. ¿Cuándo y en dónde se manifestó por primera vez? 3. Amplía los datos sobre esta enfermedad en la Organización Panamericana de la Salud en http://www.paho.org/spanish/hcp/hct/vbd/dengue.htm 4. Describe en una página los síntomas, síntomas, las precauciones y el tratamiento básico.
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Cuidado del ambiente global. Convenciones y acuerdos internacionales La Conferencia de Estocolmo sobre el Medio Ambiente, Amb iente, convocada convo cada por las Naciones Nacio nes Unidas y celebrada en 1972, aumentó la conciencia política sobre la naturaleza global de muchas amenazas al a l medio ambiente. Los principales tratados sobre el medio ambiente firmados desde la Conferencia de Estocolmo incluyen los siguientes: 1973: Convención sobre el Comercio Internacional en Especies Amenazadas de Fauna y Flora. 1974: Convención para la Prevención de la Contaminación del Mar desde estaciones situadas en tierra. 1979: Convención sobre la Contaminación Transfronteriza a Larga Distancia. 1985: Convención Convención de Viena para la Protección del Nivel de Ozono. Protocolo de Montreal. 1989: Convención Convención de Basilea Basi lea para el Control de los Desplazamientos Transfronterizos de Residuos Residuos Peligrosos y su Eliminación. El iminación. 1992: Naciones Unidas convocó una Con•
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ferenciaGlobalsobreelMedioAmbientey
el Desarrollo –conocida como Cumbre para la Tierra– que se celebró en Río de Janeiro. En ella se aprobaron dos importantes convenconvenciones internacionales: la Convención Marco sobre el Cambio Climático, y la Convención sobre Diversidad Biológica.
Cumbres sobre desarrollo sostenible
Figura 6.12. El cuidado ambiental está en manos de todos.
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Junio de 1992: Conferencia de las Naciones
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Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo (Cumbre para la Tierra). Junio de 1997: Período Extraordinario de Sesi Sesion ones es de la Asamb Asamble lea a Gene General ral para para el
Examen y la Evaluación de la Aplicación de la Agenda 21. Agosto de 2002: Cumbre Mundial sobre el Desarrollo Sostenible (2002). Todos estos eventos de interés internacional se han realizado bajo el nombre de cumbres, convenciones o conferencias y han producido acuerdos, tratados, protocolos y declaraciones con un fin f in común: proteger el planeta en el que vivimos. viv imos. Con ellas ella s se s e busca generar genera r una gran gra n movilización de gobiernos y de la comunidad en general. Actual Act ualmente, mente, los eventos de mayor vigenvig encia se relacionan con el cambio climático por los efectos que se evidencian diariamente. Así mismo, la Agenda 21 y su relación con la Carta de la Tierra, son otros aspectos de gran interés. En seguida veremos en qué consiste la Agenda 21 y la Carta de la Tierra. Agenda 21: es un programa de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) para promover el desarrollo sostenible. En esta agenda se presenta un plan detallado de las acciones que deben ser promovidas mundial, nacional y localmente por entidades de •
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Estos eventos tienen una visión igualitaria de la civilización civil ización humana con derecho derecho a una vida digna para todos. Para ello, se convocaron varias var ias reuniones, entre las l as que se destacan las siguientes: 120
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la ONU, los gobiernos de sus Estados miembros, y por grupos principales particulares en todas las áreas en las cuales ocurren impactos humanos sobre el medio ambiente. El nombre de Agenda 21 hace alusión a la palabra agenda –como la lista detallada de asuntos que requieren atención, organizada cronológicamente– cronológicamente– y al número 21, que hace referencia al siglo actual. Carta de la Tierra: la Carta de la Tierra es una declaración de principios fundamentales cuyo propósito es formar una sociedad justa, sostenible y pacífica en el siglo XXI. XX I. Promueve entre los pueblos un sentido de interdependencia y responsabilidad compartida para el bien de la humanidad y las demás especies que habitan el planeta. Es una expresión de esperanza, así como un llamado de ayuda para crear una sociedad global en un momento momento crítico de la historia.
Finalmente, queda el compromiso personal de cada habitante del planeta. planet a. En todo el mundo se adelantan campañas ca mpañas para encontrar soluciones a los problemas ambientales. Aunque no es una tarea sencilla, se habla en particular particula r de una estrategia conocida como “las tres erres” , , y que implica tres medidas de control correspondientes a reducir, reutilizar y reciclar. En seguida las describiremos en detalle. Reducir: suprimir por completo la emisión de contaminantes. Los compuestos fluorocarbonados ya no se utilizan en aerosoles, en refrigeración, ni en aparatos de aire acondicionado, sólo en forma limitada en algunas industrias. El uso del tóxico DDT está prohibido en varios países y en su lugar se usan otros productos menos contaminantes. Además, las industrias petroquímicas desde hace 20 años están tratando de reducir los contenidos de plomo en los diversos tipos de gasolina. •
Ecología social
Literatura
Campañas sobre cuidado del medio ambiente
Historias sobre problemas ambientales
Alrededor del mundo se promueven diferentes campañas para detener el cambio climático. climático. La siguiente invitación es para que niños, niñas y jóvenes expresen sus inquietudes por medio de dibujos, cartas, videos, etc., a los políticos del mundo, para tomar decisiones responsables sobre esta situación. Para participar puedes visitar la siguiente página: http://kidscall.info/es/campaign.html
En las siguientes páginas puedes encontrar dos cuentos relacionados con problemas ambientales y una historieta sobre el plan para capturar CO2 en las zonas rurales. Sus títulos son: ¡Un calor achicharrante! y Los tres secretos del medio ambiente. http://ec.europa.eu/environment/youth/library_ es.html, Baja los cuentos al disco duro y léelos.
Comprensión Comprensión de la lectura
Comprensión de la lectura
Luego de visitar la página e informarte acerca del tema, escribe un texto corto sobre el efecto del cambio climático en la región donde vives y algunos planes de protección.
1. Elabora una cartelera con dibujos sobre las las enseñanzas de cada historia. 2. Evalúa qué tanto te sirvieron estas historias para comprender los problemas ambientales.
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Reutilizar: significa volver a aprovechar
las cosas que se mantienen en relativo buen estado después de su uso inicial, sin necesidad de modificarlas modifica rlas o procesarlas. Por ejemplo, plo, los envases de vidrio v idrio y de plástico, partes de automóviles, aparatos electrónicos y computadoras, muebles y algunos materiales de la construcción, entre otros. Reciclar: es el proceso de reincorporación de los materiales de desecho en la fabricación de nuevos productos. Por ejemplo, los envases de vidrio se pueden reciclar industrialmente para producir platos, vasos, ventanas, artesanías, etc. Otros materiales que se pueden reciclar son el papel, los metales y el plástico.
Explora internet En las siguientes páginas podrás ampliar tu información sobre diferentes eventos del cuidado ambiental. Consúltalos y prepara con los compañeros de curso un foro en torno a estos temas. http://www.un.org/spanish/conferences/wssd/ unced.html http://www.eclac.org/cumbres/listado_cumbres.asp http://www.cartadelatierra.org http://www.iepe.org/cartadelatierra/
Personajes y contextos Ephraim Lovelock Nació en 1919 en Inglaterra. Científico independiente, meteorólogo, escritor, inventor y ambientalista. Estudió química y fue investigador del Consejo de Investigación Médica de Londres. Ha sido uno de los científicos más polémicos y originales de la segunda mitad del siglo XX. Ideó la teoría de Gaia, que sostiene que el planeta es capaz de autorregularse. En su discurso nunca dijo que Gaia, la Tierra, fuera un ser pensante, ni que tuviera conciencia ni propósito, pero, pese a ello, sus ideas fueron perseguidas y ridiculizadas ferozmente por muchos personajes de la comunidad científica durante casi 30 años, hasta que, a partir de los años noventa, empezaron a ser aceptadas. Lovelock creó el detector de captura de electrones (ECD), tan sensible que es capaz de detectar las moléculas de un perfume derramado hoy en el Japón, en el aire de Londres, pasadas dos semanas. Con ese invento, relativamente tan sencillo, los ecologistas han detectado residuos de pesticidas en todo el planeta.
122
En su último libro La venganza de Gaia, Lovelock asegura que estamos al borde de una catástrofe natural. Dice que para 2050 se habrán descongelado los polos y que Londres, entre muchos otros lugares de la Tierra, estará sepultado bajo las aguas por causa de las inundaciones. La teoría Gaia aborda aspectos como el equilibrio de la atmósfera, la salinidad de los mares, los ajustes del clima, entre otros fenómenos. El nombre de Gaia fue acuñado junto con su amigo William Holding, autor del libro El señor de las moscas.
fiica fiicha biográ f Amplía la f
teoría Gaia tre la te ras en tr tr t n e u c n e n ó i c a l tal? 1. ¿Qué re tica ambien ta lemá ti b o r p a l y k c o l e v de Lo ve tán ocurriendo es tá k c o l e ve v o L e d s o c i ti t 2. ¿Qué pronós ta? e t en el plane ta tualmen te ac tu teoría Gaia y su re la te b o s e m r o fo f n i n tal que se 3. Prepara u blema ambien ta o r p n u n o c n r e l a ci ó tema. te te es te ya analizado en ha ya
Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales •
Indago sobre los adelantos científicos y tecnológicos que han hecho posible la exploración del universo.
Investigaciones sobre el clima de la Tierra La reciente ciencia de la climatolo‑ gía (estudio del clima) se dedica a estudiar el pasado y a obser var e interpretar con precisión los cambios climáticos que están sucediendo ahora. Los científicoss utilizan una variecientífico dad de estrategias para obtener información del pasado climático, como por ejemplo las siguientes: •
Testigos de hielo en forma ci‑ líndrica: se obtienen al per-
llo de la sociedad soc iedad y de los ecosistemas tal y como los conocemos hoy. Pero ahora el calentamiento se acelera y existe mucho desconcierto en la comunidad científica porque se desconocen las verdaderas causas. Aún falta mucho por estudiar para comprender estos cambios y se recurre a programas de simulación del clima y bases de datos que recogen información en muchas partes del mundo.
Figura 6.13. Testigos de extraído en la Antártica.
forar los casquetes polares a grandes profundidades. Algunas de estas muestras corresponden a capas de hielo h ielo que se formaron hace más de 900.000 años y pueden brindar información sobre el clima y la atmósfera en aquella época. •
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Anillos de árboles y corales de épocas remotas. Estalagmitas y los pólenes, semillas y hojas antiguas.
El análisis de estos elementos ha permitido saber que las glaciaciones se han alternado con períodos más cálidos y que la Tierra ha tenido temperaturas entre 9 ºC y 22 ºC, comparadas con la actual, que es una media de 15 ºC. Además, se sabe que estas fluctuaciones se debieron a causas naturales como las variaciones de la órbita de la Tierra en torno al a l Sol y del eje de la Tierra, o por cambios ca mbios en la actividad solar. También se sabe que durante los últimos 8.000 años, el clima ha sido bastante estable, con pequeños cambios de menos de 1 ºC por siglo. Esta estabilidad ha permitido el desarro-
Comprensión de la lectura
1. ¿Qué estudia la climatología? 2. Menciona dos estratégias que utilizan los científicos para obtener información del pasado climático. a l a m b i ieent a y y l a a i c o so s o t c c a p m im i l z a e A n a l i z os por el cambio d a s u a c s a m e l b o r ifica los p t fi 1. Iden ti ives y sus posibles vi v ve e d n o d n ó i g e r a l tico en climá ti tos en la salud. te tra te fec to e fe t an las es tr n ap or ta ó i c a m r o fo f n i é u q 2. Indaga para conocer el o l u c í tí t r a l e n e s a gias mencionad ta. tico del plane ta pasado climá ti
c omprom i issos e d o l l o r r a s e d l e a c i a ... h a c a l es person a l es y soc i a
añas mundiales y p m a c s e te t n e r e fe f i d tico. 1. Indaga sobre á ti nar el cambio clim e r fr f a r a p s e l a n o i g re tás deciomisos que es tá r p m o c e d a ta t s i l a e CO2. 2. Elabora un cir las emisiones d u d e r a r a p r i l p m u dido a c van el uso de s que promue va a ñ a p m a c n e a p i tu c ti 3. Par ti tu casa y en tu s en tu e r r e s e r tr t s a l e d tegia tra te la es tr colegio. “
”
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Conoce tu país Zoológicos, acuarios y jardines botánicos Los primeros zoológicos tuvieron su origen en las colecciones particulares que hacían familias poderosas en China y Europa. Hoy día, son organizaciones dedicadas a conservar la biodiversidad mediante la investigación y la educación, además de ofrecer un espacio de sano esparcimiento para el público en general. g eneral. La investigación en los zoológicos se centra en temas como nutrición, enriquecimiento enriquecim iento ambienambiental, fisiología, comportamiento, reproducción, y biología de la conservación, entre otros, cuyos resultados se aplican, principalmente, al manejo de poblaciones silvestres y la repoblación. repoblación.
Muchos zoológicos también dan albergue a especies en vías de extinción. El caso de los osos panda es emblemático en China, país donde los zoológicos se han convertido en centros conservacionistas y de crianza de este hermoso animal en riesgo de desaparecer. desaparecer. Actualmente, Actu almente, la mayoría de los zoológicos zoológico s recrean el hábitat natural para que los animales se sientan cómodos. Las personas consideran que estos lugares son pequeños, pero la experiencia científica demuestra que poseen el espacio suficiente para que la vida v ida en cautiverio sea posible. posible. Algunos Alg unos zoológicos zoológicos utilizan utili zan espe jos o vidrios v idrios polarizados polari zados para que los animales an imales no perciban la presencia humana; otros ofrecen espacios extensos para que los animales se muevan con total libertad. Los acuarios son depósitos de agua donde se tienen animales o vegetales acuáticos vivos, y que sirven si rven para exhibir exh ibir e investigar especies marítimas. En Bogotá existe desde la época de la Colonia el Jardín Botánico que incluye invernaderos que albergan diversos ecosistemas del país (simulando sus condiciones) condiciones) y una completa colección de plantas de todas las regiones. Indagación
1. Planifica con tu docente de Ciencias una visita al zoológico más cercano a la región donde vives. En el sitio www.eduteka.org/ VisitaZoo.php VisitaZoo.php encontrarás todo el plan para una visita guiada. 2. Consulta al menos dos de las páginas referenciadas en el sitio para conocer de manera 124
a ur a l e c t ur ón d e l a l n s i ón en prr e m p om C o
funciones de principales fu s a l e d s a n u g l a e i b r c s e D tras tánicos y o tr jardines bo tá zoológicos, acuarios, ja vación de la a conser va ituciones dedicadas a l t tu ins ti iversidad. biod ve
virtual vi rtual los aspectos relevantes de cada zoológico. Prepara un informe infor me para compart compartir ir con el grupo, reconociendo el aporte al conocimiento y cuidado de la biodiversidad. 3. Consulta las sigu siguientes ientes páginas para obtener obtener información acerca de las actividades de las asociaciones de zoológicos nacionales y latinoamericanas. Http://acopazoa.org/esp/index.php http://alpza.com
Explora internet En la siguiente tabla se incluyen algunos de los zoológicos, acuarios y jardines botánicos más conocidos de Colombia con sus páginas web, donde puedes visitarlos virtualmente. Sin embargo, es mejor una visita real, para que puedas apreciar la belleza de las especies que albergan. Zoológico de Cali www.zoologicodecali.com.co Zoológico de Barranquilla www.zoobaq.org Zoológico de Santa Cruz, Cundinamarca www.zoosantacruz.org Zoológico Matecaña, Pereira www.zoopereira.org Zoológico Jaime Duque, Cundinamarca www.parquejaimeduque.com Bioparque Los Ocarros, Villavicencio www.bioparquelosocarros.com Acuario y Museo del Mar El Rodadero www.acuariorodadero.org Oceanario de Colombia, Islas del Rosario www.oceanariocolombia.com Jardín Botánico José Celestino Mutis www.jbb.gov.co/web/index.php
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Carreras afines con la
Ecología
Tus T us intereses y competencias laborales laborales Las personas que sienten interés por los procesos requeridos para solucionar problemas ambientales como la contaminación del aire y el agua, y que además se interesan por conocer la legislación vigente sobre el control de contaminantes, pueden planear estudios a nivel técnico como saneadores ambientales, o hacer una especialización en química qu ímica ambiental después de realizar una carrera básica en ciencias. Si entre tus planes para el futuro está adelantar estudios en estas áreas, es importante i mportante que desarrolles destrezas científicas como la obser vación, la formulación de hipótesis, hipótesis, el el diseño de experimentos y la elaboración de modelos. Así mismo, es importante que en tus actividades académicas te preocupes por adquirir competencias laborales generales como las mencionamencionadas en el siguiente sig uiente cuadro: e rs o n a l e s Pe P
Va Valores éticos y espirituales, iva, autodominio, ac titud posit va flexibilidad.
I n t e le c t u a l e s
ividad, To Toma de decisiones, creat vi solución de problemas, atención, memoria, concentración.
Interpersonales
jo Buena comunicación, traba jo jo en equipo, liderazgo, mane jo apropiado de conflictos.
Organizacionales Tecnológicas Te Emprendimiento
jo de Lealtad, buen mane jo recursos. j o d e pr o ce dimi ento s y M an e jo herramientas tecnológicas. var, Capacidad de producir, inno va construir empresa.
Algunas Alg unas carreras afines af ines con la Ecología son: Química Ambiental y Saneamiento Ambiental. En seguida te contamos en qué consiste cada una de ellas: • El químico ambiental procede de diferentes profesiones profesiones y no hay un solo cami camino no para 126
llegar a ese campo. Entre sus habilidades están recolectar y analizar muestras, desarrollar trabajos t rabajos de remediación, remediación, cambiar procesos de producción para utilizar productos más amigables am igables con el ambiente, y conocer la legislación ambiental y las regulaciones del uso de ciertos productos. • El saneador ambiental viene de un nivel técnico, y su misión es proponer proponer alternativas de solución a los problemas sanitario-ambientales relacionados con la contaminación del agua, del aire, del suelo y de los alimentos, en comunidades tanto urbanas como rurales y en empresas públicas y privadas. Oportunidades laborales
Los químicos ambientales son requeridos en las industrias químicas y de alimentos en general para garantizar el mínimo impacto ambiental y para cumplir con las leyes y regulaciones ambientales. ambientales. La industria i ndustria del reciclaje y el manejo de residuos son otros de sus su s espacios de acción. Los saneadores ambientales se pueden desempeñar en organismos del Estado y en industrias pequeñas y medianas que necesiten controlar y reducir su impacto ambiental. Alg unos personajes persona jes que se han destacado mundialmente en el entorno ambiental son Dennis Meadows, Leonardo Boff y James Lovelock. En Colombia, se destaca Andrés Hurtado, Hur tado, defensor acérrimo del medio ambiente, destacado por sus impresionantes fotografías del paisaje colombiano. Explora internet Amplía tu información sobre el campo de acción de la química ambiental en: http://www.udistrital.edu.co
Desarrolla en tu cuaderno de ciencias las secciones de la evaluación. Si lo consideras necesario, pide orientación a tu maestro.
Prepárate para el Icfes y las Pruebas Saber 1.
Para observar la forma en que las bacterias asocia das al ciclo del nitrógeno influyen en la producción de un cultivo de maíz, se realizó un experimento que consistía en el estudio del tipo de bacterias presentes en el suelo. Antes de iniciar el experimento, el suelo fue esterilizado y se repartió en tres parcelas: la parcela 1 se mantuvo libre de bacterias durante todo el experimento; las parcelas 2 y 3 fueron contaminadas con un grupo de bacterias diferentes. Los resultados del experimento se presentan en el siguiente gráfico: C o s e c h a 1
2.
Parcelas
se redujera la cantidad de proteínas proteínas fabricadas por las plantas. los animales presentaran una cantidad mayor de amoniaco en su orina. las plantas redujeran la cantidad de CO2 absorbido. los animales no sintetizaran proteínas.
Observa el ciclo del carbono ca rbono que está en la página 102 (figura 5.3). Verás que es un ciclo equilibrado; sin embargo, actualmente la actividad humana ha destruido grandes cantidades de bosques, con lo cual se ha acumulado en la atmósfera gas carbónico en exceso. Podemos afirmar que dicha alteración resulta principalmente de: a) b) c) d)
4.
3
Como consecuencia de una disminución significativa de la cantidad de bacterias nitrificantes en un ecosistema, se podría esperar que: a) b) c) d)
3.
2
La mejor explicación de los resultados obtenidos es: a) en la parcela 3 había bacterias nitrificantes. b) las tres parcelas tienen suelo estéril. c) en las parcelas 1 y 2 había bacterias bacterias desnitrificantes. d) en la parcela 1 se encuentran bacterias nitrificantes y bacterias fijadoras.
el la la la
aumento en la tasa de respiración de los animales. menor captura de CO2 por parte de las plantas en el proceso de fotosíntesis. disminución en la tasa de respiración de las plantas. utilización excesiva de combustibles fósiles.
La capa de ozono se forma cuando las moléculas de oxígeno se elevan a la estratosfera y son impactadas por: a) b) c) d)
las radiaciones de onda corta de la luz solar. solar. las corrientes electromagnéticas de la Tierra. la atracción gravitacional de la Tierra. el oxígeno no puede formar ozono.
127
5.
El proceso que se da cuando, en su paso por el suelo, el agua disuelve sustancias –muchas de ellas contaminantes– que se encuentran en él, y las transporta hacia las capas inferiores para alimentar el agua subterránea es conocido como: a) deforestación b) eutrofización c) lixiviación d) erosión
6.
De la frase “la lluvia ácida únicamente afecta las áreas urbanas puesto que es allí donde se genera la mayor parte de la contaminación atmosférica” podemos decir que: a) es verdadera; prueba de ello es el cielo oscuro en las ciudades. b) es falsa, puesto que los agentes contaminantes pueden moverse con los vientos hacia lugares distantes y contaminar los bosques y los lagos en el campo. c) es falsa, porque en las zonas rurales se produce la misma cantidad de contaminación. d) es falsa, porque en el campo también se contamina el agua.
7.
Observa el ciclo del agua:
De acuerdo con la ilustración, la fase de condensación ocurre en: a) los océanos, donde el agua se evapora por la acción del calor generado por la luz solar y todos los procesos energéticos del planeta. b) las nubes, cuando las moléculas de agua empiezan a colisionar entre sí, formando gotas cada vez más grandes que son tan pesadas que se salen de la nube y caen o se precipitan. c) la atmósfera alta, porque como es muy fría, el gas se condensa y origina gotas de agua. d) el suelo, cuando el agua precipitada toma diversos caminos. 8.
Las siguientes son evidencias del cambio climático, excepto: a) b) c) d)
128
el aumento del nivel nivel del mar. mar. la precipitación de lluvia ácida. los cambios en la salinidad de los océanos. la migración de seres vivos a lugares menos calurosos.
Genera explicaciones En la columna izquierda encontrarás tres afirmaciones, y en la columna derecha, cuatro explicaciones. Selecciona una explicación correcta para cada afirmación. A f i r m a c io n e s
Explicaciones
1. La lluvia ácida es una clase de precipitación contaminante, porque… ( )
a) durante el proceso de fotosíntesis captan el dióxido de carbono para metabolizarlo y así liberar oxígeno.
2. La pérdida de la biodiversidad es una de las graves consecuencias del cambio climático, porque… ( )
b) dicho fenómeno altera las cadenas tróficas de los ecosistemas puesto que muchas especies no podrían adaptarse a los cambios de temperatura.
3. Los organismos autótrofos autótrofos se pueden catalogar como descontaminadores descontaminadores naturales, porque… ( )
c) los contaminantes presentes presentes en los ríos se evaporan junto con el agua, para luego precipitarse. d) los gases tóxicos producidos por diferentes formas de contaminación reaccionan químicamente químicamente con otras sustancias del aire que luego se mezclan en la atmósfera con el agua condensada en la nubes.
Representa y aplica conceptos Cada una de las imágenes corresponde a uno de los conceptos enumerados. Selecciona el concepto más apropiado para cada imagen, y colócalo debajo de ésta. 1. O2
CH2
2. Molécula de ozono
O H
H H OH
3. Liberación de CO2
OH
HO H
4. Ciclo del agua
H
OH
a) ___________
b) ___________
c) ___________
d) ___________
e) ___________
f) ___________
g) ___________
h) ___________
5. Fijación del nitrógeno en el suelo 6. Biocompuesto 7. Erosión 8. Contaminación
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Argumenta tus respuestas Comenta con un compañero las siguientes situaciones y justifica tu respuesta: 1.
Imagina que has hecho tres viajes por la capa de ozono que protege la Tierra: el primer viaje fue hace 100 años, el segundo hace 20 años, y el último hace pocos meses. Investiga y describe lo que observaste durante los viajes, y si hubo diferencias entre ellos.
2.
Explica con tus palabras cómo ha afectado a tu comunidad el calentamiento global. Intenta simplificar tus ideas describiendo tres impactos: a) b) c)
Diseña modelos científicos 1.
Elabora un esquema de los siguientes fenómenos cíclicos y ubícalos en la columna correspondiente. • Ciclo Ciclodel delag agua ua • Ciclode Ciclodevigi vigilia lia-su -sueño eño • Ciclo Ciclodel delazu azufr fre e • Ciclo Ciclodel delox oxíge ígeno no • Ciclode Ciclodelarep lareprod roducci ucciónce óncelula lularr • Ciclo Ciclodel delfó fósf sfor oro o • Ciclo Ciclodel delni nitr tróge ógeno no • Ciclo Ciclodel delcar carbon bono o
Ciclos
Biológicos
Geológicos
Atmosféricos
•
•
•
•
•
•
•
•
•
130
Biogeoquímicos • Ciclo del agua •
•
2.
Señala si las siguientes afirmaciones son falsas (F) o verdaderas (V): a) El agua almacenada en los manantiales de agua dulce hace parte del ciclo del agua. (
)
b) Los autótrofos autótrofos producen oxígeno a partir del agua absorbida durante durante el ciclo del oxígeno. ( c) Diferentes tipos de bacterias intervienen en las fases del ciclo del nitrógeno. ( 3.
)
)
La alteración de los ciclos tiene diferentes efectos. Selecciona uno de los efectos de la columna derecha para cada una de las acciones contaminantes de la columna izquierda: Acciones contaminantes
1. Quema de combustible
Efecto
a) Contaminación del aire
2. Aguas residuales de aguas e industrias 3. Incremento de las construcciones de vivienda
b) Contaminación del agua
4. Escape de tanques subterráneos de combustible 5. Mal manejo de basuras sólidas en colegios, barrios y ciudades
c) Contaminación del suelo
Reflexiona sobre las relaciones de ciencia, tecnología, sociedad y ambiente En la columna izquierda del cuadro encontrarás diferentes compromisos sociales o personales que debes adquirir o afianzar para preservar el medio ambiente. En la columna derecha se describe uno de los posibles impactos para cada compromiso. Selecciona el compromiso que debes adquirir o afianzar en tu vida con su correspondiente impacto. Compromisos sociales o personales
1. Si evitamos desechar desechar productos contaminantes contaminantes –como plaguicidas– en el suelo y en el agua… ( )
Posible impacto
a) se disminuirían disminuirían muchos muchos problemas problemas ambientales, como el descongelamiento de los glaciares.
2. Si las personas son son conscientes y siguen siguen medidas b) se reduciría la contaminación contaminación de aguas aguas tomadas por los gobiernos para disminuir la subterráneas y se protegería el hábitat y la vida emisión de gases contaminantes a la atmósfera… de muchos seres. ( ) 3. Si hago uso uso racional de de la energía eléctrica, eléctrica, apagando las luces que no se estén utilizando y usando agua caliente calient e lo menos posible… ( )
c) se reduciría reduciría notablemente notablemente la contaminación contaminación atmosférica, además de que estaríamos ahorrando nuestros recursos naturales.
131
Campaña para difundir y aplicar los principios de la Carta de la Tierra En la Tierra están es tán ocurriendo cambios ambientales que exigen la acción inmediata de la humanidad, no sólo para conocer a fondo esta situación, sino para participar activamente en la protección de la vitalidad del planeta, de su diversidad y su belleza. La Carta de la Tierra es una síntesis de valores, principios y aspiraciones compartidos ampliamente por un número creciente de personas de todas las edades alrededor del mundo. Su propósito es ayudar a construir un mundo sostenible basado en el respeto a la naturaleza, los derechos humanos universales, la justicia económica y una cultura de paz.
1. Situación problema
2. Formula una hipótesis
3. ¿Qué necesitas?
¿Qué podemos hacer para ayudar a construir un mundo sostenible?
Con base en tus conocimientos, y los que adquiriste en la Unidad 2 –acerca de la alteración de los ciclos biogeoquímicos y la contaminación ambiental– intenta responder la pregunta planteada en el punto anterior. anterior.
Internet, revistas de ciencias, periódicos, otras uentes de consulta.
4. Revisa, ajusta y ejecuta el plan a. En tu consulta sobre el tema de este proyecto, ten en cuenta los siguientes aspectos: ¿qué es el desarrollo sostenible, cuándo surgió la Carta de la Tierra, cuáles son sus principios, qué avances se han logrado a nivel mundial? b. Prepara un inorme escrito de al menos seis páginas. Incluye dibujos, diagramas, tablas y otros recursos visuales que consideres importantes. c. Elabora un ejemplar de la Carta de la Tierra en una hoja tamaño carta, con sus 16 principios en un diseño muy personal. d. Piensa en algunas estrategias para diundir el contenido de esta carta entre los vecinos, usuarios de un supermercado u otro lugar. e. Socializa tu experiencia de este trabajo en una mesa redonda del curso donde compartirás las ideas de la Carta y l os resultados de la diusión. 132
5. Registra y analiza la información a. Registra la opinión de algunas de las personas que se interesaron por leer el contenido de tu Carta de la Tierra y la orma en que ellas estarían dispuestas a contribuir en esta propuesta.
6. Haz algo más a. Formula algunos compromisos personales que contribuyan a cumplir los objetivos de esta Carta. b. Analiza las difcultades que tuviste en el proyecto y la orma de superarlas.
Explora en Internet http://www.rds.org.co/, red de desarrollo sostenible de Colombia www.cartadelatierra.org
