“Unidad 10: Ecología” 10.1 Biotecnología y su Aplicación 10.2

“Unidad 10: Ecología”
10.1 Biotecnología y su Aplicación
10.2 Interacciones entre los Seres Vivos y su Ambiente
10.3 Explotación de los Recursos Naturales
10.4 Problemas Ambientales
B. E. Susana Gabriela Morales Vargas
10.1 Biotecnología y su Aplicación
El queso, el vino, el pan, la cerveza y el yogurt son productos que normalmente
resultan del agrado de la mayoría de los consumidores, y todos estos productos
son el resultado de los procesos Biotecnológicos en los que participan diversos
tipos de bacterias y levaduras.
La Biotecnología se refiere al empleo de organismos vivos. O parte de los mismos,
con la finalidad de crear o modificar productos o procesos para usos específicos.
Algunas de las áreas en que la Biotecnología ha impactado mayormente son la
agricultura, la ganadería, la salud y la producción de alimentos.
El cultivo de plantas representa la forma biotecnológica más antigua ya que el ser
humano al seleccionar plantas para satisfacer sus necesidades ha producido
variedades más resistentes a la sequía, al frío y al ataque de ciertos patógenos.
La mejora de animales había sido hecha de forma tradicional, mediante cruce de
animales seleccionados de acuerdo con las cualidades requeridas por los
humanos, actualmente, la cría de estos e apoyada cada vez más por la
biotecnología.
En el área de la salud se han desarrollado técnicas que permiten explotar las
propiedades bioquímicas de los microorganismos, con la finalidad de producir
aminoácidos, antibióticos y otros compuestos farmacológicos.
En biotecnología se puede hablar de.
a) Procesos microbiológicos.- de manera natural, los microorganismos
juegan un papel clave en el suministro de nitrógeno y nutrientes minerales a las
plantas y en procesos digestivos de muchos animales incluyendo al ser humano.
Las levaduras son ricas en proteínas y vitaminas, pueden crecen en materiales ce
desecho como mazorcas, cáscaras de semillas, corteza de cítricos y papel, las
algas también son una fuente de alimento.
*** Cultivo de Bacterias.- Las bacterias se cultivan en medios acuosos, sólidos o
semisólidos, los cueles contienen los nutrientes necesarios para mantener su
crecimiento. Los cultivos que contienen una sola especie se denominan puros, una
vez aislada la bacteria se pueden manipular con la finalidad de obtener diferentes
productos como moléculas orgánicas simples, antibióticos, enzimas, aminoácidos,
vitaminas y hormonas.
Ejemplos: bacteria Zymonomonas mobilis (fermenta carbohidratos de la madera y
obtención de etanol industrial usado como solvente y para la fabricación de
detergentes, adhesivos, explosivos y cosméticos), bacteria Clostridium
acetobutylicum metaboliza carbohidratos y produce butanol y acetona
La bacteria Penicillium chysogenum produce penicilina, la E. coli manipulada
puede producir insulina humana.
*** Procesos de fermentación en la industria alimentaria.- las técnicas de
fermentación controlada en un ambiente con condiciones muy específicas fueron
desarrolladas en la época moderna para producir alimentos de interés industrial.
Las fermentaciones pueden ser de 2 tipos:
Fermentación anaeróbica.- en ausencia de oxigeno y Fermentación aerobica.con presencia de oxigeno. Las fermentaciones más comunes en la industria
pueden clasificarse en:
1. Fermentación no alcohólica, como llevada a cabo por las levaduras durante la
elaboración del pan.
2. Fermentación alcohólica y maloláctica, empleada para elaborar cerveza, sidra
vino y vinagre.
3. Fermentación cárnica, usada en la elaboración de embutidos como el chorizo
español y el jamón serrano.
4. Fermentación láctica la cual se usa para la elaboración yogurt y quesos.
5. Fermentación especial como la empleada para elaborar salsas de soya y el tofu.
*** Producción de antibióticos.- los microbiólogos industriales se han enfocado
en encontrar vías que permitan a los microorganismos producir antibióticos en
grandes cantidades, como por ejemplo el uso de Penicillum notatum para fabricar
penicilina.
b) Técnica de la Ingeniería Genética.- los científicos se valen de diversas
herramientas moleculares para manipular los ácidos nucleicos, entre estas
herramientas se encuentran las enzimas de restricción, la ADN ligasa, la
transcriptasa inversa. Con el uso de estas herramientas y diversas técnicas se
pueden obtener: terapias genéticas, producción de órganos de cerdo para
humanos, obtención de fármacos mediante bacterias, obtención de un tipo de
maíz que genere su propio pesticida, entre otras cosas.
*** Reacción en cadena de la Polimerasa (PCR).- esta permite la obtención in
vitro de múltiples copias de una secuencia específica de ADN, esta técnica fue
inventada por el Bioquímico Kary B. Mullis en 1985, por lo que recibió el premio
Novel de Química en 1993.
Esta técnica consta de 3 pasos:
1. Separación de las cadenas del ADN (mediante calentamiento del el ADN a 95 0C
5 min. Desaparecen los puentes de hidrogeno).
2. Unión de Oligonucleótidos sintéticos (se enfría la solución en donde se localiza
el ADN a 55oC, para unir las regiones complementarias)
3. Síntesis de ADN ( la solución se calienta a 70 0C para la que la ADN polimerasa
sintetice la cadena complementaria).
*** Técnica del ADN recombinante.- se emplea para integrar en una molécula de
ADN información genética procedente de diferentes organismos, bacterias o virus.
Su aplicación más importante es la clonación.
c) Productos obtenidos: organismos transgénicos, vacunas y enzimas.*** Organismos transgénicos son plantas, animales o bacterias a las cuales se
les ha transferido genes de potra especie. Esta transferencia se realiza en las
plantas para mejorar su productividad o para obtener productos como las
hormonas, anticuerpos y colorantes para telas. En las bacterias la transferencia de
genes se utiliza para producir insulina, hormona de crecimiento, vacunas,
enzimas, aminoácidos y medicamentos. En animales como los cerdos y las ovejas
se puede producir hormonas y drogas que se emplean en el tratamiento de la
fibrosis cística, algunos tipos de cáncer y desordenes de la sangre.
*** Vacunas.- consisten en microorganismos vivos o muertos o proteínas o
polisacáridos de éstos, los cuales confieren una respuesta inmune sin provocar la
enfermedad.
***Enzimas.- la mayoría de las enzimas que se emplean en los procesos
industriales son sintetizadas por microorganismos, aunque existen ciertas
excepciones como la papaína, las enzimas representan una herramienta para la
industria, ya que actúan sobre sustratos específicos generando productos de
interé s comercial.
Biotecnología Roja:
Se aplica a la utilización de procesos médicos, para producir antibióticos como las
vacunas.
Biotecnología Verde:
Es aplicada a procesos agrícolas como, Plantas resistentes a plagas y enfermedades.
Biotecnología Blanca:
Es utilizada en la Industria como: en la producción de biocombustibles.
.
Biotecnología Azul:
Utilizada en mares tales como: acuicultura
10.2 Interacciones entre los Seres vivos y su Ambiente
RELACIONES INTRAESPECÍFICAS.- Las relaciones intraespecíficas son las que
ocurren entre organismos de la misma especie.
Dominación Social: Es la estratificación de grupos sociales, de acuerdo con la
influencia que ejercen sobre el resto de los grupos de una población. Por ejemplo,
en una población de hormigas, existen castas distinguidas en reinas, soldados,
obreras y machos fértiles.
Jerarquía Social: Es la estratificación de los individuos de acuerdo con la
dominación que ejercen sobre el resto de los individuos de una población. Por
ejemplo, en un gallinero, el Gallo macho adulto más fuerte ejerce un dominio
absoluto sobre el resto de los miembros de la población (gallinero). A este gallo se
le denomina macho Alfa. Por debajo de él están todas las gallinas y el resto de los
gallos más débiles que él. El gallo tiene preferencia por una gallina en particular, lo
cual la convierte en una gallina que domina al resto de las gallinas y a los gallos
más débiles que el macho Alfa. Esta gallina tiene el "derecho" de picotear al resto
de las gallinas y aún a los gallos más débiles. La segunda gallina en jerarquía, o
gallina Beta, puede picotear al resto de los individuos del gallinero, excepto al gallo
Alfa y a la gallina Alfa. Y así sucesivamente, por orden de picotazos, hasta llegar
al paria de esa población, aquél polluelo que come las sobras de la comida, que
siempre está relegado a un rincón del gallinero y que se observa herido y
desplumado por los picotazos recibidos de los demás miembros del gallinero.
Territorialidad: Es la delimitación y defensa de una área definida por un individuo
o por un grupo de individuos. El ejemplo más común es el de los perros, quienes
marcan un territorio a la redonda con respecto al lugar donde habitan mediante
descargas de orina, las cuales emiten un olor distinguible por otros canes.
RELACIONES INTERESPECÍFICAS. Las relaciones interespecíficas son aquellas
que acontecen entre miembros de diferentes especies. Las relaciones pueden ser
positivas, neutrales o negativas:
a) Las relaciones positivas son en las que, cuando menos, una de las especies
obtiene un beneficio de otra sin causarle daño o alterar el curso de su vida.
Comensalismo: Es cuando un individuo obtiene un beneficio de otro individuo de
otra especie sin causarle daño.
Por ejemplo, los balanos que se adhieren al cuerpo de las ballenas, las tortugas,
etc. Los balanos adultos son sésiles, o sea que permanecen fijos a un sustrato no
pudiendo desplazarse de un lugar a otro para buscar alimento. En este caso, los
balanos obtienen el beneficio de transporte gratuito hacia zonas ricas en alimento
(plancton) otorgado por las ballenas y otras especies marinas.
Mutualismo: Ocurre cuando un individuo de una especie obtiene un beneficio de
otro individuo de diferente especie, y este a su vez obtiene un beneficio del
primero. La relación mutualista no es obligada, lo cual la hace diferenciarse de la
simbiosis. El concepto mutualismo deriva precisamente de la ayuda mutua que
pueden brindarse dos individuos que pertenecen a diferentes especies.
El ejemplo clásico de mutualismo es el de los peces cirujano y los tiburones. Los
peces cirujano se alimentan de los parásitos de la piel de los tiburones y otros
peces. En este caso, el pez cirujano obtiene alimento y el tiburón se ve libre de los
molestos parásitos.
Simbiosis: Se dice que dos organismos son simbiontes cuando ambos
pertenecen a diferentes especies y se benefician mutuamente en una relación
obligada. Si uno de los simbiontes perece, el otro también perecerá al perder el
recurso del que se ve beneficiado.
El caso más conocido de simbiosis corresponde a los líquenes. Los líquenes
surgen por la relación obligada entre un alga y un hongo. El caso es extremo
porque los individuos no solo no pertenecen a la misma especie, sino que
tampoco pertenecen al mismo reino. El hongo proporciona suficiente humedad al
alga y ésta proporciona alimento al hongo. La relación ha devenido tan
estrechamente en el curso de su evolución que una especie no puede subsistir sin
la otra.
b) relaciones interespecíficas neutrales son aquéllas en las cuales no existe un
daño o beneficio directo hacia o desde una especie. El daño o beneficio se
obtienen solo de manera indirecta.
Competencia: Ocurre cuando dos miembros de diferentes especies
pertenecientes a una comunidad tienen las mismas necesidades por uno o más
factores del entorno. Los individuos de la especie que posee ventajas para obtener
ese factor del medio ambiente será la que prevalezca. La lucha no es física, sino
selectiva. Pueden ocurrir encuentros casuales entre dos individuos de una y otra
población, pero no es una regla general.
El mejor ejemplo sobre competencia interespecífica es la de dos especies
carnívoras que merodean en la misma área y se alimentan de las mismas
especies; por ejemplo, los leones y los chitas. Los leones toman ventaja sobre
otras especies carnívoras por su tendencia a la cooperación entre los miembros
de la población y por su comportamiento social.
c) Las relaciones interespecíficas negativas son aquéllas en las cuales una de
las especies obtiene un beneficio en detrimento de otras especies.
Depredación: Es cuando un individuo perteneciente a una especie mata
apresuradamente a otra para alimentarse de ella.
El individuo que mata o caza a otros para comérselos se llama predador o
depredador. El individuo que es cazado se llama presa.
Ejemplos de depredadores y presas son: el león (depredador) y el ñú (presa), la
gallina (depredador) y una lombriz de tierra (presa), la campamocha (depredador)
y una mariposa (presa), la araña (depredador) y una mosca (presa), etc.
Parasitismo: Ocurre cuando una especie obtiene un beneficio de otra
provocándole un daño paulatino que no provoca la muerte inmediata a la víctima.
La especie que obtiene un beneficio causando daño paulatino se llama huésped o
parásito; mientras que la especie que es dañada se llama anfitrión u hospedero.
Cuando la especie que actúa como parásito requiere de una especie intermedia
entre ella y el anfitrión final, la especie intermedia se llama reservorio o recipiente.
Ejemplos de organismos parásitos: Amibas, lombriz del cerdo, solitaria, piojos,
pulgas, garrapatas, ácaros, larvas de avispas, etc. La lista es bastante extensa.
10.3 Explotación de los recursos Naturales
1.De manera general son los productos que el hombre requiere para su supervivencia.
Los recursos naturales se dividen en renovables (comprende a los seres vivos,
por lo cual también pueden determinarse recursos bióticos y están definidos como
el conjunto de especies de plantas, animales y microorganismos que influyen
directa o indirectamente en el bienestar y subsistencia del hombre).
Y no renovables (son todos los elementos que se encuentran en cantidad limitada
en el planeta y que no se reproducen, por lo tanto al ser utilizados y
transformados, disminuyen y eventualmente desaparecen de su forma original.
Los minerales [oro, plata, aluminio, cobre, mercurio, hiero, etc.] , los metales [su
uso depende de: su resistencia, dureza, conductividad eléctrica, conductividad
térmica, o para realizar reacciones químicas; Los metales más usados son:
aluminio, antimonio, arsénico, cromo, cobalto, cobre, oro, hierro, plomo, magnesio,
manganeso, molibdeno, níquel, plata, estaño, Wolframio, vanadio, cinc], el
petróleo, el gas natural, depósitos de aguas subterráneas son algunos de los más
importantes).
Recursos Naturales inagotables.- son los recursos permanentes o inagotables
que continúan a través del tiempo sin importar las actividades que realicen los
humanos. Son ejemplos de ellos: la luz solar, la energía de las olas del mar y el
viento.
5. Los recursos naturales renovables hacen referencia a recursos bióticos, recursos
con ciclos de regeneración por encima de su extracción, el uso excesivo del
mismo lo puede convertir en un recurso extinto (bosques, pesquerías, etc.) o no
limitados (luz solar, mareas, vientos, etc.); mientras que los recursos naturales.
6. Para evitar que se acaben: utilizar fuente alternativa de energía, energía
geotermina (vapores).
7.Los recursos renovables son aquellos recursos que no se agotan con su utilización,
vuelven a su estado original o se regeneran a una tasa mayor a la tasa con que
los recursos son disminuidos mediante su utilización. Esto significa que ciertos
recursos renovables pueden dejar de serlo si su tasa de utilización es tan alta que
evite su renovación. Dentro de esta categoría de recursos renovables
encontramos al agua y a la biomasa estos son naturales.
8.
Autorregulación: sucesión de individuos, depredaciones (cadenas alimenticias)
9. Algunos de los recursos renovables son: el bosque, el agua, el viento, los peces,
hidráulica, madera, energía eólica y productos de agricultura.
10. El estudio científico de los bosques se denomina ecología forestal, mientras que
su administración por lo general es conocida como silvicultura, normalmente con el
fin de extracción de recursos sostenible. Los ecólogos forestales se especializan
en los patrones y procesos del bosque, generalmente con el objetivo de aclarar las
relaciones de causa y efecto. Los silvicultores por lo general se enfocan en extraer
madera y en la silvicultura, incluyendo la regeneración y el proceso de crecimiento
de los árboles.
11. Los bosques pueden ser alterados cuando suceden hechos como la tala de
árboles, los incendios forestales, la lluvia ácida, los herbívoros, o las plagas,
junto con otras cosas, provocando un daño. En los Estados Unidos, la mayoría de
los bosques han sido históricamente "atacados" por los humanos hasta puntos
muy altos, aunque en los últimos años las prácticas silvícolas han mejorado,
ayudando así a regular el impacto. Pero de todos modos el Servicio Forestal
estadounidense (United States Forest Service) estima que cada año se pierden
cerca de 1,5 millones de acres (6.000 km²) de los 750 millones (3.000.000 km²)
que hay en la nación.
Alternativas de los proyectos
Las alternativas para el manejo de los bosques primarios y secundarios, para
madera, los productos no igníferos y la producción agrícola y ganadera, amplia y
de bajo impacto, son las siguientes:
1.-reducir la demanda de la madera mediante conservación, mejorando las estufas
para el secado de la madera y combustibles alternativos;
2.-utilizar chapas, madera terciada, y aglomerado más eficiente, y reciclar los
desperdicios de la madera;
3.-hacer mayor uso de las especies forestales mediante la expansión de las
tecnologías de procesamiento, y el desarrollo de los productos y mercados;
4.-desarrollar las plantaciones para aumentar la producción de los recursos
forestales igníferos;
5.-implementar programas forestales comunitarios y de reforestación, realizados
por los propietarios de las tierras, a fin de producir artículos de madera;
6.-desarrollar el ecoturismo como una manera rentable y sustentable de utilizar los
bosques tropicales;
7.-fomentar el procesamiento local para aprovechar los beneficios adicionales, en
vez de promover las políticas que enfatizan la explotación, a corto plazo, de los
árboles;
8.- Utilizar, completamente, los árboles que se destruyen (que, a menudo, se
desperdician) durante el desbroce del bosque para otras actividades no forestales
(p.ej. represas y reservorios, construcción de caminos, desarrollo industrial y
urbano, etc.);
9.- Intensificar la producción agrícola y la reforestación en los suelos fértiles o en
las áreas que hayan sido desbrozadas, antes de abrir nuevos espacios del bosque
para explotación
Las consecuencias del uso irracional de los recursos naturales son:
1.- Los plaguicidas usados en formas desmesuradas impiden a hongos y bacterias
actuar sobre la materia orgánica en descomposición.
2.- Los detergentes llegan directamente al agua, de los ríos, lagos o mares,
afectando a los peces.
3.- Los plaguicidas destruyen animales, principalmente insectos.
4.- Los desechos industriales son descargados en ríos y arroyos, llegando al suelo
muchos contaminares no degradables.
5.- La basura puede afectar el aire, al agua y al suelo, y permitir el desarrollo de
algunos animales nocivos para el hombre (roedores, alimañas, etc.).
6.- Las emisiones de los autos pasan a la atmósfera en forma de monóxido de
carbono y ese contaminante regresa después a la tierra por la acción de la lluvia o
actuando en forma de smog fotoquímico.
7.-Los combustibles fósiles incorporan a la atmósfera gran cantidad de bióxido de
carbono, favoreciendo los fenómenos de inversión térmica.
8.- Los aerosoles y aparatos de aire acondicionado contribuyen a la destrucción de
la capa de ozono de la atmósfera.
9.- El ruido, común en las grandes ciudades, ocasiona, que las personas pierdan
lentamente su capacidad auditiva.
10.- Algunos residuos industriales pasan por la filtración a las corrientes de agua
que el hombre utiliza para uso diario, por la falta de cuidado de su
almacenamiento., los desechos son colocados en recipientes y luego trasladados
a basureros tóxicos donde quedan a la intemperie; el agua, el aire y los cambios
climáticos destruyen lentamente los depósitos y dejan libres los contaminantes
que pasan al aire y al agua.
11.- Los arroyos o ríos pierden su flora y su fauna característica al ser
canalizados.
12.-. Los bosques se explotan como tierras de cultivo temporalmente, ya que
después dejan de ser productivas.
13.- Las montañas se erosionan al talarse árboles y arbustos.
14.- Los espacios para parques y jardines se descuidan.
15.- Las enfermedades respiratorias, gastrointestinales y de la piel, aumentan su
incidencia.
16.- El crecimiento desmedido de la población, trae como consecuencias mayor
demanda de energía en forma de alimentos y para el transporte.
10.4 Problemas ambientales
El deterioro del planeta ha puesto en peligro la existencia de muchas especies
animales y vegetales y ha provocado la extinción de otras. Las causas son
diversas:
Pérdida de hábitat por la deforestación.
Acumulación de basura, contaminantes.
La sobreexplotación de especies, por la caza y pesca
La pérdida de la biodiversidad nos afecta a todos, por eso se debe de participar en
acciones que eviten todo tipo de daño:
a)
Aplicar procedimientos científicos para el uso y explotación de los recursos
naturales
b)
Establecer áreas protegidas, santuarios o parques, en donde estén
especies en peligro de extinción.
c)
Realizar estudios científicos para explotar el potencial de diversas especies
d)
Establecer programas para evitar la sobre explotación de recursos naturales
e)
Fomentar una cultura ecológica.
Bibliografia.
1. Purata S. y García I. (2008)
Santillana.
Ecología. 2da edición. México.
Editorial
2. Parada A. (2007). Biología. México. Dirección General de Educación
Tecnológica Industrial.
3. Sampieri C. y Pineda E. (2007). Biología I, Temas Selectos. México. Compañía
Editorial Nueva Imagen, S. A. de C. V.