Diapositiva 1 - Biblioteca Central de la Universidad Nacional del

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
E.A.P. INGENIERÍA EN ENERGÍA
INFLUENCIA
HUMANA EN LOS
ECOSISTEMA
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Mg. AMANCIO ROJAS FLORES
Ecosistema
Ecosistema se define como la comunidad de organismos
(biocenosis) y su medio (biotopo), que interactúan como unidad
ecológica en un espacio y tiempo determinados.
Los límites de un ecosistema no son muy claros, no existe un
ecosistema que sea mente estático.
Biotopo
Biocenosis
Biocenosis
Biotopo
Comunidad de organismos como
plantas, animales, hongos, etc.
Energía solar
Una comunidad se integra de un
conjunto de poblaciones que
interactúan en un mismo hábitat
Aire
Agua
Sustrato
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La Tierra comprende una gran cantidad de ecosistemas que
albergan a su vez a millones de organismos, los cuales
interactúan entre sí y con los elementos físicos que los rodean.
Cuando se observa la imagen de la Tierra desde el espacio, se
valora toda su magnitud y belleza. Pero cuando la estudiamos
más de cerca, se detectan un conjunto de problemas que
afectan el equilibrio y desarrollo de sus ecosistemas.
La gran mayoría de los problemas tiene su origen en la
actividad humana. Si queremos conservar la magnitud y
belleza de nuestro planeta, debemos aprender a respetar los
ecosistemas que lo forman.
Existe una relación inherente y compleja entre los componentes
de un ecosistema , ya que se relacionan mutuamente mediante
las corrientes de energía y los ciclos alimentarios
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Flujos de materia y energía
La energía se define como la capacidad que tiene cualquier
agente de realizar un trabajo. En un ecosistema ocurre el flujo
de energía, que corresponde a la energía que se va
transportando desde los organismos fotosintéticos-productoreshacia los demás organismos.
En las cadenas alimentarias se observa cómo pasan la materia
y la energía de un ser vivo a otro; se muestra cómo los seres
vivos dependen unos de otros y se identifican
Todos los organismos utilizan la energía que obtienen de su
alimentación, por medio de la respiración, para realizar sus
funciones vitales (crecimiento, renovación de tejidos,
reproducción, elaboración de sustancias de reserva y
movimiento en algunos organismos).
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Ciclos biogeoquímicos
Los impactos ejercidos sobre el ambiente natural se han
acrecentado de manera significativa en las últimas cuatro
décadas. Algunas de las transformaciones que ha sufrido el
medio ambiente son de carácter irreversible; estos efectos
adversos rompen las fronteras, por lo que una problemática
ambiental no se limita a una localidad en particular.
Los problemas ambientales afectan al planeta entero, como lo
demuestran los cambios atmosféricos y la contaminación en
mares y océanos, así como la pérdida de la biodiversidad.
Los elementos interconectados de alguna manera afectan el aire,
el agua, el suelo y las formas vivientes en la Tierra, haciendo ya
no un problema local, sino global. Este tema te permitirá analizar
y reflexionar sobre la importancia de los ciclos biogeoquírnicos
que realizan sus funciones sin que nosotros, a simple vista, nos
percatemos
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Así, la contaminación ambiental causa desequilibrios en los ciclos
naturales, dando como resultado que las sustancias contaminantes se
integren a las cadenas tróficas, y de esa forma sean llevadas o
acumuladas en distintos lugares donde no son requeridas, de tal forma
que un elemento o sustancia, tóxico o no, puede pasar de un ambiente a
otro, de un organismo a otro y retornar al ambiente o a otro organismo,
alterando sin duda el medio ambiente en general y contribuyendo de
manera directa al deterioro de la calidad de vida.
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Todos los seres vivos estamos constituidos por materia
organizada en distintos niveles de complejidad, desde las
estructuras más simples como el átomo y las moléculas, hasta
los órganos y tejidos.
La unidad fundamental de la materia es el átomo. Cuando dos o
más de ellos se unen, forman una molécula. En el caso de los
organismos vivos, a las moléculas que los constituyen se les
llama biomoléculas. Éstas pueden ser orgánicas, como los
glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, o inorgánicas,
como el agua y las sales minerales.
Existen biomoléculas formadas por átomos necesarios para
todo ser vivo; a estos elementos se les conoce como
bíoelementos.
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Los bíoelementos se dividen de la siguiente manera de acuerdo
con su importancia para el funcionamiento de un organismo vivo:
¾Principales o primarios: llamados así porque los organismos los
necesitan en mayores cantidades para poder subsistir; éstos son
carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (0) y nitrógeno (N).
¾Secundarios: estos elementos son igualmente importantes,
pero las cantidades requeridas son menores; entre ellos se
encuentran: azufre (S), fósforo (P), magnesio (Mg), calcio (Ca),
sodio (Na), potasio (K) y cloro (Cl).
¾Oligoelementos: constituidos por el hierro (Fe), zinc (Zn), boro
(B), manganeso (Mn), flúor (F), cobre (Cu), cromo (Cr), selenio
(Se), cobalto (Co), molibdeno (Mo) y estaño (Sn).
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Estos elementos son utilizados por los organismos para organizar
sus propias biomoléculas y realizar distintas funciones.
Los organismos obtienen esta materia para el funcionamiento en
su medio, y posteriormente ésta es devuelta al medio ambiente y
puede pasar a otro organismo, es decir, la materia circula por todo
el ambiente.
Existe una movilidad como si el viaje fuera en un circuito cerrado
sin salida. La materia viaja por los ecosistemas en forma cíclica,
cumpliendo de esta manera distintas funciones, dependiendo del
lugar donde se encuentre localizada.
A este recorrido
biogeoquímico.
dinámico
se
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le
conoce
como
ciclo
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Los enormes ciclos biogeoquímicos hacen posible que estos
elementos se encuentren disponibles para emplearse una y otra
vez, transformándolos y recirculándolos a través de la atmósfera,
la hidrosfera, litosfera y biosfera.
Los ciclos biogeoquímicos son llamados así por las siguientes
razones y categorías:
¾La primera categoría es biológica, porque participan diversos
organismos
animales,
vegetales,
y
sobre
todo
microorganismos.
¾La segunda categoría es la geológica, donde se incluyen
factores abióticos representados por el suelo, el aire y el agua.
La categoría química, de gran importancia, sucede cuando algún
elemento quimico sufre una transformación o reacción dentro de
las rutas por donde circula.
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Los ciclos biogeoquímicos no ocurren como fenómenos aislados,
sino que tienen una estrecha relación con el ciclo del agua,
indispensable para el intercambio de elementos en la dinámica
que se da en los distintos ciclos con los que se interactúa en la
Tierra.
Los ciclos biogeoquímicos pueden dividirse en dos tipos básicos:
los ciclos de nutrientes gaseosos o atmosféricos (ciclo del agua,
ciclo del carbono y ciclo del nitrógeno) y los ciclos de nutrientes
sedimentarios (ciclo del fósforo y ciclo del azufre).
Sin embargo, el ciclo del azufre se considera dentro del tipo
híbrido, puesto que circula en la atmósfera y en el sedimento.
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CICLO HIDROLOGICO
La hidrología es la ciencia que estudia la distribución del agua en
la Tierra, sus reacciones físicas y químicas con otras sustancias
existentes en la naturaleza, y su relación con la vida en el planeta.
El movimiento continuo de agua entre la Tierra y la atmósfera se
conoce como ciclo hidrológico.
Se produce vapor de agua por evaporación en la superficie
terrestre y en las masas de agua, y por transpiración de los seres
vivos. Este vapor circula por la atmósfera y precipita en forma de
lluvia o nieve.
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Al llegar a la superficie terrestre, el agua sigue dos trayectorias.
En cantidades determinadas por la intensidad de la lluvia, así
como por la porosidad, permeabilidad, grosor y humedad previa
del suelo, una parte del agua se vierte directamente en los
riachuelos y arroyos, de donde pasa a los océanos y a las masas
de agua continentales; el resto se infiltra en el suelo.
Una parte del agua infiltrada constituye la humedad del suelo, y
puede evaporarse directamente o penetrar en las raíces de las
plantas para ser transpirada por las hojas. La porción de agua
que supera las fuerzas de cohesión y adhesión del suelo, se filtra
hacia abajo y se acumula en la llamada zona de saturación para
formar un depósito de agua subterránea, cuya superficie se
conoce como nivel freático.
En condiciones normales, el nivel freático crece de forma
intermitente según se va rellenando o recargando, y luego
declina como consecuencia del drenaje continuo en desagües
naturales como son los manantiales.
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CICLO DEL CARBONO
El ciclo básico comienza cuando las plantas, a través de la
fotosíntesis, hacen uso del dióxido de carbono (CO2) presente en la
atmósfera o disuelto en el agua.
Parte de este carbono pasa a formar parte de los tejidos vegetales
en forma de hidratos de carbono, grasas y proteínas; el resto es
devuelto a la atmósfera o al agua mediante la respiración.
Así, el carbono pasa a los herbívoros que comen las plantas y de
ese modo utilizan, reorganizan y degradan los compuestos de
carbono.
Gran parte de éste es liberado en forma de CO2 por la respiración,
como producto secundario del metabolismo, pero parte se almacena
en los tejidos animales y pasa a los carnívoros, que se alimentan de
los herbívoros.
En última instancia, todos los compuestos del carbono se
degradan por descomposición, y el carbono es liberado en forma
de CO2, que es utilizado de nuevo por las plantas.
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CICLO DEL NITROGENO
Ciclo del nitrógeno, proceso cíclico natural en el curso del cual el
nitrógeno se incorpora al suelo y pasa a formar parte de los
organismos vivos antes de regresar a la atmósfera.
El nitrógeno, una parte esencial de los aminoácidos, es un
elemento básico de la vida.
Se encuentra en una proporción del 79% en la atmósfera, pero
el nitrógeno gaseoso debe ser transformado en una forma
químicamente utilizable antes de poder ser usado por los
organismos vivos.
Esto se logra a través del ciclo del nitrógeno, en el que el
nitrógeno gaseoso es transformado en amoníaco o nitratos.
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La energía aportada por los rayos solares y la radiación
cósmica sirven para combinar el nitrógeno y el oxígeno
gaseosos en nitratos, que son arrastrados a la superficie
terrestre por las precipitaciones.
La fijación biológica , responsable de la mayor parte del proceso
de conversión del nitrógeno, se produce por la acción de
bacterias libres fijadoras del nitrógeno, bacterias simbióticas que
viven en las raíces de las plantas (sobre todo leguminosas y
alisos), cianobacterias, ciertos líquenes y epifitas de los bosques
tropicales.
El nitrógeno fijado en forma de amoníaco y nitratos es
absorbido directamente por las plantas e incorporado a sus
tejidos en forma de proteínas vegetales.
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Después, el nitrógeno recorre la cadena alimentaria desde las
plantas a los herbívoros, y de estos a los carnívoros .
Cuando las plantas y los animales mueren, los compuestos
nitrogenados se descomponen produciendo amoníaco, un
proceso llamado amonificación. Parte de este amoníaco es
recuperado por las plantas; el resto se disuelve en el agua o
permanece en el suelo, donde los microorganismos lo
convierten en nitratos o nitritos en un proceso llamado
nitrificación.
Los nitratos pueden almacenarse en el humus en
descomposición o desaparecer del suelo por lixiviación, siendo
arrastrado a los arroyos y los lagos. Otra posibilidad es
convertirse en nitrógeno mediante la desnitrificación y volver a
la atmósfera.
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En los sistemas naturales, el nitrógeno que se pierde por
desnitrificación, lixiviación, erosión y procesos similares es
reemplazado por el proceso de fijación y otras fuentes de
nitrógeno.
La interferencia antrópica (humana) en el ciclo del nitrógeno
puede, no obstante, hacer que haya menos nitrógeno en el ciclo,
o que se produzca una sobrecarga en el sistema.
Por ejemplo, los cultivos intensivos, su recogida y la tala de
bosques han causado un descenso del contenido de nitrógeno
en el suelo (algunas de las pérdidas en los territorios agrícolas
sólo pueden restituirse por medio de fertilizantes nitrogenados
artificiales, que suponen un gran gasto energético).
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Por otra parte, la lixiviación del nitrógeno de las tierras de
cultivo demasiado fertilizadas, la tala indiscriminada de
bosques, los residuos animales y las aguas residuales han
añadido demasiado nitrógeno a los ecosistemas acuáticos,
produciendo un descenso en la calidad del agua y estimulando
un crecimiento excesivo de las algas.
Además, el dióxido de nitrógeno vertido en la atmósfera por los
escapes de los automóviles y las centrales térmicas se
descompone y reacciona con otros contaminantes atmosféricos
dando origen al smog fotoquímico.
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CICLO DEL FOSFORO
Ciclo del fósforo, circulación a través de los ecosistemas, del
fósforo, un elemento esencial para la célula, ya que forma parte
de los ácidos nucleicos, de moléculas que almacenan energía
química como el ATP, y de moléculas como los fosfolípidos que
forman las membranas celulares.
El fósforo se encuentra en la naturaleza principalmente en forma
de rocas fosfáticas y apatito. A partir de estas rocas, y debido a
procesos de meteorización, el fósforo se transforma en ion
fosfato y queda disponible para que pueda ser absorbido por los
vegetales.
A partir de las plantas, el fósforo pasa a los animales, volviendo
de nuevo al medio tras la muerte de éstos y de los vegetales, así
como por la eliminación continua de fosfatos en los
excrementos.
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Un caso especial lo constituyen los excrementos de las aves,
que en zonas donde son particularmente abundantes forman
auténticos “yacimientos” de fósforo, conocidos como guano.
El fósforo proveniente de las rocas puede ser también
arrastrado por las aguas, llegando a los océanos. Parte de este
fósforo puede sedimentar en el fondo del mar formando
grandes acúmulos que, en muchos casos, constituyen reservas
que resultan inaccesibles, ya que tardarán millones de años en
volver a emerger y liberar estas sales de fósforo, generalmente
gracias a movimientos orogénicos.
Pero no todo el fósforo que es arrastrado hasta el mar queda
inmovilizado, ya que parte es absorbido por el fitoplancton,
pasando a través de la cadena alimentaria hasta los peces,
que posteriormente son ingeridos por los seres humanos o
constituyen la fuente de alimento de numerosas aves.
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CICLO DEL AZUFRE
Ciclo del azufre, circuito que recorre el azufre a través de los
ecosistemas, desde el medio físico a los organismos y de éstos, de
nuevo, al medio natural.
El azufre del planeta se encuentra en forma de minerales, tanto de
sulfato (sobre todo yeso y sulfato cálcico) como de sulfuro
(especialmente pirita y sulfuro de hierro); sin embargo, el principal
reservorio de azufre de la biosfera lo constituye el mar (en forma de
sulfato inorgánico).
El sulfato puede ser metabolizado por las plantas superiores y por
microorganismos, en lo que se denomina reducción asimiladora de
los sulfatos. Bacterias, levaduras, hongos y algas son capaces de
utilizar los sulfatos como fuente de azufre, y producir sulfuro de
hidrógeno (H2S).
Las bacterias reductoras de sulfato realizan esta transformación en
un medio anaerobio. En los lugares donde ocurre este proceso
aparecen sedimentos y fangos de color negro, debido al sulfuro de
hidrógeno, que les confiere ese color.
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Las plantas superiores absorben sulfatos por las raíces,
incorporándolos directamente en los compuestos orgánicos o
manteniéndolo en forma libre como ión, interviniendo en la
regulación osmótica celular.
Las plantas también pueden oxidar y reducir los sulfatos para
incorporar el azufre a otros compuestos orgánicos (aminoácidos
como la cisteína o la metionina).
Así mismo, las plantas superiores absorben por las hojas el SO2
atmosférico que proviene de las emisiones, de origen antrópico, de
óxidos de azufre procedentes de procesos de combustión y, en
menor medida, de procesos naturales a través de la emisión de
diversos gases sulfurados por volcanes, géiseres y fumarolas.
Por otra parte, la reducción no asimiladora del sulfato es un proceso
de transformación de éste a iones sulfuro, cuya finalidad es el
suministro de energía a las células; es llevada a cabo por ciertas
bacterias anaerobias, por ejemplo del género Desulfovibrio.
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Los compuestos orgánicos generados (algunos esenciales para
los animales como la metionina) pasan a los animales a través de
la cadena alimentaria, ya que no pueden ser sintetizados por ellos
mismos.
Continuando el ciclo, los procesos de descomposición de
animales y plantas por parte de los microorganismos generan
sulfuro de hidrógeno. Éste puede ser oxidado por bacterias
oxidadoras de sulfuro, catalizando su oxidación a azufre
elemental, inorgánico, tanto en medios aerobios como
anaerobios.
Pero también el sulfuro puede ser transformado por la acción
microbiana en dimetilsulfuro, que se difunde a la atmósfera.
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Por último, la oxidación de azufre elemental también puede ser
realizada por bacterias oxidadoras del azufre, sobre todo del
género Thiobacillus, originando iones sulfato e hidrógeno,
cerrando así el ciclo.
La fase sedimentaria del ciclo, correspondiente a la
precipitación del azufre, puede producirse bajo condiciones
anaerobias y en presencia de hierro, a partir de sulfuro de
hidrógeno, produciéndose una acumulación lenta y continua en
los sedimentos profundos, originando sulfuros metálicos y
carbones.
El azufre también puede precipitar bajo condiciones aerobias
pasando a formar parte de las denominadas rocas salinas o
evaporitas, en forma de sulfato sódico.
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