fdrenkhan - 2.2 - factores abióticos - tierra y agua
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01/04/2013
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CAPÍTULO 2.2
Factores abióticos
El ambiente terrestre y acuático
Topografía, suelos, nutrientes y fertilidad
Ciclo del agua, propiedades de cuerpos acuáticos
El Niño y situación del agua en el Perú Geog. Fabian Drenkhan – ECOLOGÍA – Semestre 2013-1, PUCP
1
1. Introducción – El ambiente terrestre
2
1. Introducción – El ambiente terrestre
Ciclo físico de la Tierra
Temperatura
Precipitación
Radiación solar
Hidrósfera Litósfera
Biósfera
Pedosfera
Atmósfera
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Agua
Temperatura
Interacción
Luz
1. Introducción – El ambiente terrestre
3
Ratón Orejón Andino (Phylotis andinum)
Factores abióticos (no vivos) Factores bióticos (vivos)
Rocas
Suelo
Agua
Suelo
Rocas
Depredador es
Plantas
alimenticias
Otros ratones
Humanos
Enfermedades
Interacción
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Está delimitada debajo por el lecho rocoso
(litósfera), el aire (atmósfera) y las aguas por encima (hidrósfera).
2. Topografía
Definición
Corresponde a la forma superficial terrestre.
Describe la geometría de la T ierra con sus elevaciones y
depresiones, pendientes y vertientes, el reliev e.
La topografía de la Tierra influye altamente las condiciones de vida.
Ejemplos: Erosión, degradación, heladas, carencia de agua, gradiente de temperatura etc.
Pacífico
Vertiente andina or iental
Cordillera Blanca
Cordillera Negra
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2. Topografía
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Barlovento Ladera expuesta al viento
Aire más frío y húmedo
Sotavento Ladera en la “sombra”
del v iento
Aire más cálido, seco
Efecto Föhn Calentamiento del aire más intenso en la ladera de sotavento debido a
la desigualdad del [gradiente adiabático húmedo (barlovento) y seco (sotavento)]
[p. e. v ientos Chinook (EE. UU.), Puelche (Chile), Zonda (Argentina)] 6
2. Topografía
Fuente: SM ITH & SMITH 2007: 61
Llanuras Grandes
Estepa ( ~ 350-500 mm prec.)
Rocky Mountains Centrales
Clima montañosa (~500 mm prec.) Costa con Sequoia (Redwoods)
Bosque lluvioso (~2000 mm prec.)
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2. Topografía
Efecto en los Rocky Mountains
¡Suelo ≠ suciedad! sino una estructura compleja llena de vida
8
3. Suelo
Definición
La parte superficial animada de la corteza terrestre, delimitada debajo por el lecho rocoso (litósfera) y la
cobertura v egetal por encima (biósfera, atmósfera) en la superficie terrestre.
El suelo está compuesto de materiales sólidos (materia orgánica, elementos de minerales etc.),
organismos v iv ientes, agua y aire.
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Roca madre
Descomposición rocas y minerales originales
(modificación química)
Resultado: Grietas
Agua entra, se expande (congelación) y amplia las
grietas / rompe partes de la roca (destrucción mecánica)
Desintegración
Nuevos fragmentos y espacios porosos
9
3. Suelo
Desintegración de la
roca madre en fragmentos tanto por la
acción conjunta del agua, de sales y de factores climáticos (insolación,
precipitación, calor y frío) como bióticos (raíces,
fauna, etc.)
Destrucción mecánica Modificación química
Meteorización
Tiempo
Roca
Plantas pioneras
Producción mater ia
orgánica
Formación suelo
Topografía Clima Flora
Fauna
10
3. Suelo
Meteorización
Oxígeno Base de la vida, tanto para la flora como
para la fauna del suelo
Nitrógeno Fertilizante crecimiento vegetal 11
3. Suelo
Materiales sólidos Materia orgánica, raíces, minerales, etc.
Organismos vivientes Macro-, meso- y microfauna
Agua
Aire Oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, etc
Materia básica para la masa del suelo, el humus
Descomposición y reconstrucción
Traslado de la materia orgánica
Agua para plantas Traslado
con nutrientes disueltos de nutrientes y partículas
Composición Cobertura vegetal
Atmósfera
Litósfera
Pedosfera
Fuente: BRACK & MENDIOLA 2004: 311
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rojo
óxidos de hierro
poco fértil
ocre-amarillo
óxidos de hierro
poco fértil
negro
materia orgánica /
manganeso
fértil / poco fértil
gris
agua embalsada
poco fértil
OJO: No hay una regla general, en algunos casos el solo color NO representa una fertilidad más alta o baja 12
3. Suelo
Color de suelos
arenoso arcilloso franco
Permeabilidad
alta
nula media
Almacenamiento
de agua poco mucho intermedio
Aireación buena mala buena
Nutrientes pocos muchos muchos Suelo franco-arcilloso
Agua percola más lento, está retenido
en varios espacios porosos y de ese modo disponible para las plantas
Suelo arenoso Agua percola rápidamente hacia la
napa freática, no está disponible para las plantas porque no está retenido
13
3. Suelo
Textura de suelo
14
3. Suelo
Formación de un suelo “maduro” (con horizontes):
2000 – 20,000 años [dependiente del c lima etc.]
Horizontes – Estructura vertical
Fuente: BRACK & MENDIOLA 2004: 313
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3. Suelo
Fuente: BRACK & MENDIOLA 2004: 313
Suelos por regiones climáticas
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3. Suelo
El pH (latín: “peso del
hidrógeno”) es una medida para la acidez o alcalinidad de una solución.
La cantidad de iones de
hidrógeno afecta las propiedades del suelo – respecto a su disponibilidad
de nutrientes y el crecimiento de las plantas.
Fuente: http://www.educando.edu.do/UserFiles/P0001/Image/CR_Articulos_Educando/art_estudiante/escala%20ph.png
pH
Mejor pH de suelo para la mayoría de las plantas:
entre pH 6,3 y 6,8 (un poco ácido hacia neutro) 17
3. Suelo
neutro alcalino ácido
pH 4 pH 7 pH 10
Suelo ácido
Dis ponibi lidad alt a de
hierro, m anganeso y zinc, falta de v arios nutrient es (Fósforo, calc io, magnesio, etc .)
Intoxicaciones (Aluminio, etc.)
Suelo básico (alcalino)
Falta de manganes o etc.,
per o m ejor dis ponibi lidad de nutrientes (Fósforo, calc io etc.)
Solubilidad nutrientes
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3. Suelo
neutro alcalino ácido
pH 4 pH 7 pH 10 Carencia de hierro
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3. Suelo
neutro alcalino ácido
pH 4 pH 7 pH 10 Carencia de potasio
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3. Suelo
Ley del mínimo
(Ley de Liebig, 1840)
Cada organismo depende estrechamente
de su ambiente abiótico y solo puede desarrollarse debido a los recursos disponibles.
El crecimiento máximo de una planta está delimitado por el recurso (nutriente, luz,
agua etc.) más escaso disponible. (factor mínimo).
La abundancia de otros recursos no puede sustituir la limitación por este recurso
escaso.
Nutrientes – Factores limitantes
Cada duela como un factor
Mínimo
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¡Exceso de la fertilización puede empeorar las
condiciones hasta agotar la fertilidad del suelo!
¡Producción agraria global se aumentó enorme-
mente desde el siglo 18 debido a estos aditamentos!
Fertilización
Principio de la fertilización basa en esta comprensión de Liebig:
Incrementar la cantidad de los
nutrientes más escasos (factores mínimos) para mejorar las condiciones del crecimiento de
plantas.
Moderno abono químico
Extracción de guano
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3. Suelo
Venus atrapamoscas (Dionaea muscipula) Pantanos y humedales del sudeste de EE. UU.
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3. Suelo
Copa de mono (Nepenthes ventricosa) Áreas húmedas de Indonesia, Borneo, Filipinas
Adaptaciones en la flora
Agua – La Condición previa para la vida 23
4. Introducción – El ambiente acuático
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4. Introducción – El ambiente acuático
Ciclo físico de la Tierra
Temperatura
Precipitación
Radiación solar
Hidrósfera Litósfera
Biósfera
Pedosfera
Atmósfera
Agua
Temperatura
Interacción
Luz
4. Introducción – El ambiente acuático
25
Ratón Orejón Andino (Phylotis andinum)
Factores abióticos (no vivos) Factores bióticos (vivos)
Rocas
Suelo
Agua
Depredador es
Plantas
alimenticias
Otros ratones
Humanos
Enfermedades
Interacción
Infiltraciones
Napa freática 26
4. Introducción – El ambiente acuático Evaporación
Proceso del ascenso de vapor de agua de una superficie en la Tierra - debido al
calentamiento del agua (agua cambia del
estado líquido a estado gaseoso)
Transpiración
Evaporación de seres vivos para regular
su temperatura (animales, seres humanos) o para segregar una parte sobrera
(en las plantas, absorbida por las raíces)
Evaporación
Evaporación Derretimiento
Precipitación: Lluvia
Precipitación: Nieve
Lagunas
Ríos
Descarga
Transpiración
Océano
Derretimiento
Ciclo global del agua
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Plantas verdes: 50-90% de todo su organismo consiste en agua
Medusa común
(Aurelia aurita)
98% agua en todo el cuerpo
Secada en la orilla
Después de ~36 horas se muere de sed
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4. Introducción – El ambiente acuático
¡El ser humano consiste en unos
70% de agua!
71% de la superficie terrestre
cubierta con agua
…de ello:
96,5% agua salada (mar)
3,5% agua dulce
….de lo último:
69% enlazado en
glaciares, polo norte/sur...
30% agua freática
Solo 1% del agua dul ce ( so lo 0,035% de toda el agua en la Tierra) directamente disponible en ríos, lagunas, pantanos y la atmósfera
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4. Introducción – El ambiente acuático
El planeta azul
Tres estados de agregación
Sólido (Hielo, nieve)
Líquido (Agua “común”)
Gaseoso
(Vapor)
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4. Introducción – El ambiente acuático
¡La única sustancia en nuestro planeta que provee tanta
variabilidad – importante para la vida!
Punto de Ebullición (100°C)
Punto de Congelación (0°C)
H2O
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Delta del Amazonas
Meandros del Amazonas
Lago en herradura (Meandro abandonado)
Hábitats claves para muchos animales acuáticos p. e. Nutria gigante (Pteronura brasiliensis)
El Río Amazonas, el segundo río más largo y
el río con el mayor caudal del mundo, alberga
una abundancia de especies acuáticas y
terrestres . Solo los peces cuentan con más
que 3000 di ferentes especies, una cantidad
más alta que en todo el gran océano Atlántico.
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5. Cuerpos acuáticos
Agua dulce
Raíces fúlcreas – Estabilidad durante las mareas
Agua salobre – Confluencia de agua dulce (río) con agua salada (mar)
Manglares
Los manglares representan un ecosistema altamente adaptado a las condiciones
especiales : a la presencia de la sal (agua salobre) y las mareas (influencia del mar).
Pertenecen a uno de los ecosistemas más
productivas con alta biodiversidad y especialización de varios cangrejos, reptiles,
mamíferos y aves.
Glándulas de sal en la hoja – la manera para tolerar el agua salobre
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5. Cuerpos acuáticos
Agua salobre
¿Está muerto el mar Muerto?
Alga (Dunaliella salina) Bacterias
Mar muerto (-422 mnm) (entre Israel, Jordania y los Territorios Palestinos)
Mar muerto
Bajo condiciones extremas saladas, la adaptación de organismos está muy
restringida – solo pocas especies pueden sobrevivir en estos ambientes a través de
mecanismos especiales. Las plantas que
toleran la sal se llaman halófitas.
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5. Cuerpos acuáticos
Agua salada
¡200 toneladas!
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La circulación de varias
corrientes de aguas
calientes y frías en la Tierra
es el resultado de la
temperatura d iferente y
distinta proporc ión de sa l
(cambio de densidad) de l
agua. Ade más la posic ión de
los continentes influye e l
curso de estas corrientes .
Esta emersión y sumersión
de aguas comprende varios
factores importantes para la
v ida, entre otros e l
sumin istro co n ox ígeno ,
nutrientes y la influenc ia
del clima.
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5. Cuerpos acuáticos
Corrientes marinas
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5. Cuerpos acuáticos
Comparación: Perú y Brasil
El princ ipal factor para la escasez de agua
en
Lima y la costa peruana
Corriente de Humboldt (Corriente fría)
Misma latitud – otro aspecto (12-13°S):
Salvador da Bahía
Corriente de Brasil (Corriente cálida)
Afloramiento
Costa
Mar Peruano Cordillera
Viento
Corriente de Humboldt Aguas frías emergidas nutritivas
El viento circula paralelamente a la
costa, del sur a norte. Así desplaza
masas de aguas superfic iales,
cálidas y pobres en nutrientes hacía
el norte. Estas son ree mp lazadas
por aguas profun das, frías y
ricas en nutr ientes que emergen a
la superfic ie.
Este proceso vertical se denomina
afloramiento.
Es el proceso determinante para
la riqueza en nutrientes tanto en el
Mar Peruano y Chileno como en
otras partes del mundo: p. e . en la
costa de California, Sudáfrica
occidental, Nueva Zelanda oriental,
etc. 35
5. Cuerpos acuáticos
Corriente de Humboldt
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La especie de pingüinos más alejada de la
Antárctica (puede viv ir en los tróp icos por las aguas
frías de la Corriente H.) Especie en r iesgo, desde
la extracción de guano en el s iglo 19 (perturbación ,
destrucción de nidos) hasta la pesquería de hoy
(carencia de peces, matanzas acertadas).
Pingüinos de Humboldt (Spheniscus humboldti) en la Isla San Lorenzo
Anchoveta peruana (Engraulis ringens )
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5. Cuerpos acuáticos
Corriente de Humboldt
El mar peruano frío alberga una
diversidad y cantidad a mpl ia
de animales marin os debido a
su riqueza de nutrientes.
La anchoveta representa el pez
más importante en la cadena
trófica. Su desaparic ión puede
causar el colapso de numerosas
poblaciones acuáticas y
terrestres.
Ola de muertes de pelícanos y delfines
Costa Norte, Enero – mayo 2012 37
5. Cuerpos acuáticos
Corriente de Humboldt
Fuente: http://www.minam.gob.pe/index.php?option=com_content&view=article&id=1890
La República, 09.05.2012
Costa Norte del Perú: cauce temporalmente seco
En las zonas norteñas varios ríos no tienen una correntía permanente (Zonas desérticas; bosque seco).
Precipitaciones variables en verano; cada 5-8 años marcadamente altas (El Niño). Adaptaciones de plantas (raíces largas, suculencia troncos).
Sapote (Capparis scabrida)
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5. Cuerpos acuáticos
El Niño Southern Oscillation (ENSO)
Algarrobo (Prosopis pallida)
Situación: La Niña
Situación inversa: El Niño
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6. Situación del agua en Perú
Sistema de agua para Lima
Fuente: SEDAPAL 2007
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6. Situación del agua en Perú
Fuentes de contaminación
Fuente: PNUD 2010
¡Millones de peruanos dependen del Río Rímac! 41
6. Situación del agua en Perú
Fuente: PNUD 2010
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6. Situación del agua en Perú
Disponibilidad desigual del agua en el Perú
Fuente: PNUD 2010
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6. Situación del agua en Perú
Acceso a agua potable
en América Latina
Fuentes : BANCO M UNDI AL, LA REPÚBLI CA: http://www.larepubl ica.pe/infografias/agua-potable-peru-pues to-14-en-al -10-02-2012-0
Según el IOH, en comparación con otros 18
países en América Latina, el Perú ocupa el
puesto 14 respecto al acceso a agua potable.
Índice de Oportunidades Humanos (IOH):
• En qué medida las oportunidades en un país
son universales
• Distribución de manera equitativa entre niños
con diferentes circunstancias (Barros et al. 2009, Banco Mundial)
http ://www.grade.org.pe/publ icaciones/deta lle/1048
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