tema 1. conceptos ecológicos
TRANSCRIPT
Tecnología de Medio Ambiente y Sostenibilidad I Grado en Ingeniería Técnica Industrial
BLOQUE I: ECOLOGÍA Y SOSTENIBILIDAD
Tema 1: Conceptos ecológicos
ÍNDICE
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el ecosistema
Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación
1. Introducción
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
Los sistemas vivos naturales proporcionan a la humanidad un conjunto de servicios
indispensables e irreemplazables que mantienen la vida en la Tierra, incluyendo:
Recursos directos: alimentos, medicinas, materiales,…
Servicios funcionales: mantenimiento de la mezcla apropiada de gases en
la atmósfera, generación y preservación de suelos, ciclos de nutrientes,…
Así, no solo la humanidad es dependiente del medio vivo, sino que la totalidad del
planeta depende del mantenimiento del medio natural y de la interacción entre
los organismos vivos y los componentes físico – químicos del mismo.
Para el desarrollo de las sociedades se emplean y manipulan recursos físicos y
agua, que modifican la topografía de los sistemas terrestres y acuáticos, creando
nuevos escenarios físicos en los cuales deben existir y funcionar los organismos
vivos.
1. Introducción
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
Es, por tanto, de vital importancia mantener los componentes físicos y químicos
(abióticos) del planeta en armonía con el componente biológico de los organismos
vivos para el bienestar de la especie humana, y del planeta en su conjunto.
Bióticos Abióticos
Medio Natural
2. El valor del ambiente
Introducción
El valor del
ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
Los recursos naturales pueden ser:
Renovables: energía solar o eólica, ciclos biológicos y biogeoquímicos
(ciclo del agua o del carbono), bosques talados y replantados, poblaciones
de animales y plantas con caza, pesca y recolección controlada
No renovables: combustibles fósiles, minerales, maderas taladas sin
replantar, vegetales o animales exóticos, animales o plantas sin
recolecciones controladas
Abstractos: animales, plantas y el paisaje natural como parte de los
parajes empleados en actividades de ocio y turismo
Los recursos no renovables son finitos, mientras que los otros dos tipos son
efectivamente infinitos, siempre que no sean sobreexplotados o dañados.
No solo energéticos
2. El valor del ambiente
Introducción
El valor del
ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
Las decisiones respecto a la fabricación/puesta en marcha de ciertos proyectos de
ingeniería dependen en gran medida de factores económicos, aunque es necesario
llevar a cabo también una auditoría ambiental, es decir, un recuento de las
especies existentes en la zona y que podrían verse afectadas por dicho proyecto.
Las acciones humanas provocan efectos colaterales sobre el medio natural o
social. Mientras los efectos perseguidos suelen ser positivos (obtención de
recursos, generación de riqueza), los efectos secundarios pueden ser positivos o,
más a menudo, negativos.
Aspectos ambientales
Aspectos económicos
2. El valor del ambiente
Introducción
El valor del
ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
La Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) es el análisis de las consecuencias
predecibles de una determinada acción. La Declaración de Impacto Ambiental
(DIA) es la comunicación previa de las consecuencias ambientales predichas por la
evaluación, que las leyes ambientales exigen bajo ciertos supuestos.
La Evaluación del Impacto Ambiental es el procedimiento administrativo que
sirve para identificar, prevenir e interpretar los impactos ambientales que
producirá un proyecto en su entorno en caso de ser ejecutado, con el fin de que la
administración competente pueda aceptarlo, rechazarlo o modificarlo. El
propósito de la evaluación ambiental es asegurar al planificador que las opciones
de desarrollo bajo consideración sean ambientalmente adecuadas y sostenibles, y
que toda consecuencia ambiental sea reconocida pronto en el ciclo del proyecto y
tomada en cuenta para el diseño del mismo.
2. El valor del ambiente
Introducción
El valor del
ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
Se entiende por impacto ambiental el efecto que produce una determinada
acción sobre el medio en sus distintos aspectos. Pueden clasificarse por su efecto
en el tiempo en cuatro grupos:
Irreversible: Es aquel impacto cuya trascendencia en el medio es de tal
magnitud que es imposible revertirlo a su estado original (minería a cielo
abierto).
Temporal: Es aquel impacto cuya magnitud no genera mayores
consecuencias y permite al medio recuperarse en el corto plazo hacia su
línea de base original.
Reversible: El medio puede recuperarse a través del tiempo, ya sea a
corto, mediano o largo plazo, no necesariamente restaurándose a la línea de
base original.
Persistente: Las acciones o sucesos practicados al medio ambiente son de
influencia a largo plazo, y extensibles a través del tiempo (vertido tóxico
sobre algún medio).
2. El valor del ambiente
Introducción
El valor del
ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
La biodiversidad no implica solo una colección de especies: el medio natural es un
complejo ordenado con especies armónicamente coadaptadas, con poblaciones de
diferentes especies que forman comunidades. Estas comunidades se combinan para
formar paisajes, que unidos entre sí culminan en la biodiversidad global.
Biosfera
Individuos (especie)
Población
Comunidades
Paisajes
Biodiversidad
2. El valor del ambiente
Introducción
El valor del
ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
La biodiversidad es un recurso básico que actúa como un sistema de apoyo a la
vida humana. La formación del suelo, la degradación de residuos, la purificación
del aire y el agua, los ciclos de nutrientes, la absorción de energía solar y el
mantenimiento de los ciclos biogeoquímicos e hidrológicos dependen todos de las
plantas y animales. Los sistemas biológicos naturales son la culminación de
millones de años de evolución, y mantienen los procesos ecológicos en marcha.
No todas las especies juegan un papel igual de importante: algunas especies son
clave, mientras que otras actúan como soporte. En todo caso, los ecosistemas son
muy complejos y dinámicos. Aun así, la eliminación de una especie puede conducir
a efectos indirectos, de forma que todo un sistema se empobrece o, incluso, se
destruye. Una biodiversidad reducida debilita los servicios que prestan los
sistemas ecológicos frente a alteraciones y ciclos de nutrientes.
Pueden reconocerse tres clases de pérdidas de recursos biológicos:
Disminución de especies que fueron comunes
Extinción de una especie a nivel local o global
Ruptura del ecosistema
2. El valor del ambiente
Introducción
El valor del
ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
El concepto “sostenibilidad” describe cómo los sistemas biológicos se mantienen
diversos y productivos con el transcurso del tiempo. Se refiere al equilibrio de una
especie con los recursos naturales de su entorno. Por extensión, se aplica a la
explotación de un recurso por debajo del límite de renovación del mismo. Desde
la perspectiva de la prosperidad humana y según el Informe Brundtland (1987), la
sostenibilidad consiste en satisfacer las necesidades de la actual generación sin
sacrificar la capacidad de futuras generaciones de satisfacer sus propias
necesidades.
Cuando se excede el límite de la
sostenibilidad, es más fácil seguir aumentando la insostenibilidad que volver a ella.
3. Procesos en el ecosistema
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
El flujo de energía y los ciclos de nutrientes son esenciales para la supervivencia y el
mantenimiento del medio biótico, pues actúan como vías de enlace entre las
diferentes categorías de los medios bióticos y abióticos que conforma un ecosistema.
Ecosistema
Medio abiótico
Litosfera
Hidrosfera
Atmósfera
Población
Comunidad
Individuos
Población
Medio biótico
Individuos
Individuos
Comunidades
Flujo de energía
Ciclos de nutrientes
3. Procesos en el ecosistema
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
El flujo de energía es una de las interacciones más importantes entre los
organismos vivos y su ambiente: se trata de la provisión de alimento. Esto
implica no solo el suministro de energía para sobrevivir sino también de materia
prima para la construcción de los tejidos celulares para la reproducción de la
especies. La fuente última de energía para la vida es la radiación solar; lo que
permite realizar trabajo es el cambio de esa radiación a calor.
En los ecosistemas, una parte de la energía de la luz se transforma en energía
química, que se almacena mediante la materia orgánica viva o muerta
(compuestos basados en C).
Existen, básicamente, dos fuentes de energía:
Autótrofa: se lleva a cabo por las plantas verdes en presencia de luz
(fotosíntesis)
Heterótrofa: la energía química se importa como materia orgánica que se
originó de la producción primaria en algún otro ecosistema.
3. Procesos en el ecosistema
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
La fotosíntesis
Todas las plantas verdes crean su propio alimento mediante una compleja serie de
reacciones químicas impulsadas por la radiación solar (clorofila). Estos pigmentos
sintetizan moléculas orgánicas ricas en energía, como la glucosa, que contienen
energía química, con liberación de oxígeno:
La fotosíntesis solo tiene lugar a la luz del día, en las hojas y tallos verdes. Solo se
emplea la luz del espectro visible (≈ 5 % del total de radiación solar disponible).
La glucosa producida se puede almacenar como sustancia rica en energía en forma
de almidón o puede combinarse con otras moléculas de azúcares para formar
hidratos de carbono más complejos, como la celulosa.
Las plantas también necesitan otros nutrientes (N, P, Mg…), que pueden obtener
del suelo; en el caso del nitrógeno, este se puede obtener del suelo o de la
atmósfera, con ayuda de bacterias que viven en sus raíces (trébol). Estas
sustancias, junto a la glucosa, se estructuran en sustancias más complejas (grasas,
proteínas y ácidos nucleicos), que se emplean en la formación de tejidos
celulares.
3. Procesos en el ecosistema
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
La respiración
Cuando un organismo necesita energía se produce la respiración, que consiste en
la rotura de una molécula de glucosa en presencia de oxígeno:
energíaCOOHOOHC smetabólicaenzimas 2226126 666
3. Procesos en el ecosistema
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
La producción primaria y secundaria
La producción de materia orgánica por las plantas se denomina producción primaria.
Los autótrofos fabrican su propio alimento, mientras que los heterótrofos dependen
de los productores como fuente primaria de alimento.
La energía química producida por los productores de tejidos primarios y los nutrientes
empleados por las plantas pasan a una “cadena de consumidores” (cadena
alimenticia), aprovisionando a cada eslabón de la cadena de energía y nutrientes.
Cada población consumidora utiliza la energía del alimento consumido para vivir y
respirar, y la energía restante se emplea en producir nueva biomasa mediante el
crecimiento y la reproducción. Esta producción de nueva biomasa se denomina
producción secundaria.
Las plantas y los animales producen también materia orgánica residual, que pasa a ser
una nueva fuente de alimento para grupos de organismos consumidores.
Así, la energía fluye desde un nivel trófico de la cadena alimenticia al siguiente, pero
en cada etapa de transferencia intervienen las leyes de la termodinámica, y se pierde
energía del sistema.
3. Procesos en el ecosistema
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
La pirámide de energía
energíaCOOHOOHC smetabólicaenzimas 2226126 666
3. Procesos en el ecosistema
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
Asociado al flujo de energía a través de las cadenas alimenticias en los
ecosistemas se encuentra el ciclo de los nutrientes: aminoácidos, minerales,
azúcares, sales y vitaminas. Los nutrientes pasan de un organismo a otro durante
la alimentación.
3. Procesos en el ecosistema
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
Cadena de alimentación del reductor
Sobre la tierra, la mayoría de la descomposición tiene lugar en el suelo, mientras
que en los sistemas acuáticos se produce en los sedimentos en el fondo de las
masas de agua. Las cadenas alimenticias de los reductores se basan en los
detritos (organismo muertos, hojas… no digeridos, y productos residuales del
metabolismo). Los consumidores iniciales ingieren y digieren parcialmente estos
detritos, rompiendo en cierta medida la materia orgánica y extrayendo algo de
energía, tras lo que se expulsa el resto de materia orgánica, de forma más simple.
Estos residuos los emplea la siguiente población, repitiendo el proceso. La ruptura
final de la materia orgánica en sus constituyentes inorgánicos (C, N, P…) se
realiza por las bacterias. En cada etapa se extrae energía y los organismos
respiran, de manera que la energía fluye a lo largo de estas cadena alimenticias
de reductores.
3. Procesos en el ecosistema
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
Los ciclos biogeoquímicos
La energía y los nutrientes pueden transferirse a y desde un ecosistema a otro: el
movimiento de productos y elementos químicos tiene lugar a escala global dentro
de la biosfera, como si se tratara de un gran ecosistema. Todas las partes de los
sistemas ecológicos están relacionados por los ciclos biogeoquímicos.
Fase orgánica: los nutrientes pasan rápidamente a través de las
comunidades bióticas por vía de las cadenas alimenticias.
Fase inorgánica: las reservas de todos los nutrientes son externas a las
cadenas alimenticias
• Fase sedimentaria: interacción con tierra y rocas. Es un movimiento
lento, resultado natural de actividades geológicas.
• Fase atmosférica: forma parte de algunos ciclos (N y C).
• Reserva acuática
3. Procesos en el ecosistema
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y adaptación
Los ciclos biogeoquímicos: el ciclo del carbono
El carbono entra a la cadena alimenticia por medio de las plantas; pasa a través de la
cadena trófica y se libera de nuevo como CO2 en la respiración; este CO2 es de nuevo
reutilizado por las plantas. Existe acumulación de carbono en sedimentos. Debido al uso
de combustibles fósiles, este se ha desbalanceado, acelerando la tasa de movimiento
de carbono hacia la fase atmosférica (liberación de CO2) efecto invernadero
4. Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y
adaptación
Cada especie no se encuentra en cualquier parte del mundo, es decir, existe una
distribución desigual de los organismos.
En el medio hay diferentes factores que pueden afectar a los organismos:
Condiciones: factores físicos y químicos (luz, pH, temperatura…)
Recursos: factores que el organismo utiliza (alimento, agua…)
Interacción: presencia de otros organismos (predadores, competidores…)
Para vivir y prosperar en una situación dada, cada especie debe tener los recursos y
condiciones necesarios para el crecimiento y la reproducción. Una determinada
población de una especie tiende a habitar las zonas con una especial combinación de
recursos y condiciones, debido a que cada especie solo funciona eficientemente en una
parte limitada de cada gradiente ambiental: su rango de tolerancia.
4. Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y
adaptación
Dentro de un determinado rango de factores, la mayoría de los individuos de la
población de una especie puede sobrevivir y reproducirse. Más allá de este intervalo, la
mayoría de los individuos sufren una tensión fisiológica creciente, donde las
condiciones están por debajo de los niveles óptimos, de manera que la mayoría de los
individuos pueden permanecer vivos pero no pueden funcionar eficientemente ni
reproducirse. Existen unas determinadas condiciones demasiado extremas para la
supervivencia de una especie: el intervalo de intolerancia.
Las diferentes especies están adaptadas a las diferentes condiciones, de forma que si
las condiciones cambian, algunas especies podrían desaparecer, pasando otras a ser
dominantes.
Algunas especies tienen una amplia tolerancia a algunos factores ambientales y escasa
a otros.
El crecimiento de las especies y su reproducción suelen estar regulados por unas pocas
condiciones o recursos. El recurso o condición sobre el que la especie tiene un intervalo
óptimo menor limitará el desarrollo de la especie: es el factor limitante.
4. Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación
Introducción
El valor del ambiente
Procesos en el
ecosistema
Gradientes
ambientales.
Tolerancia y
adaptación
El ambiente cambia de forma natural con el tiempo y, por tanto, los organismos, las
poblaciones y las comunidades deben también cambiar.
Los cambios climáticos suelen ser lo suficientemente lentos como para que las
comunidades puedan cambiar gradualmente. Estos cambios graduales a lo largo de
periodos de tiempo suficientemente prolongados no dañan seriamente al medio o a los
procesos en el ecosistema, ya que las especies son capaces de adaptarse a estos
cambios, ya sea trasladándose en el espacio o cambiando su grado de tolerancia, de
forma que puedan mantenerse dentro de su tipo de ambiente óptimo. Los cambios
repentinos de las condiciones ambientales de una zona en un corto plazo pueden tener
graves efectos sobre las especies vivas de dicha zona; en muchas ocasiones, estos
cambios se dan como resultado de la actividad humana.
Por tanto, es esencial que la componente biótica del ambiente forme parte de la
evaluación de cualquier impacto potencial, explotación de recursos o cualquier otro
proyecto, teniendo siempre en cuenta las consideraciones ambientales de estas
actividades.