TSB II: DINA MICA BIOGEOQUIMICA DE ECOSISTE MAS AC UÁ

TSB II: DINAMICA BIOGEOQUIMICA DE
ECOSISTEMAS ACUÁTICOS
Resumen
La biogeoquímica introduce a los estudiantes a las bases y principios
funcionales de las transformaciones químicas y bioquímicas que se dan en
los sistemas acuáticos. Así como a aspectos aplicados en gestión del suelo,
agua y aplicaciones en la bioremediación y biodeterioro de estos
ecosistemas. Logrando el entendimiento de la importancia del equilibrio de
los ciclos biogeoquímicos y si impacto en el cambio climático, así como la
participación de las actividades humanas como desencadenante del
desequilibrio de los ciclos biogeoquímicos.
Objetivos
- Entender los procesos biogeoquímicos en el ecosistema lacustre, su origen y
evolución
- Evaluar el papel relevante de los ciclos biogeoquímicos en el equilibrio de
la biosfera y en la dinámica global
- Determinar las consecuencias de la alteración del equilibrio geoquímicos:
Cambio climático
- Aplicación de los procesos biogeoquímicos a aspectos cotidianos como
gestión de los sistemas acuáticos, los procesos de depuración y el
biodeterioro de los recursos acuáticos.
PRE-REQUISITOS
Biología, química, ecología y/o
recursos naturales
Dra. Martha Beatriz Rendón López
INIRENA –FACULTAD DE BIOLOGIA UMSNH
Tel: 327-2350 (ext. 122)
e-mail [email protected]
El reciclado de los elementos químicos mediante los procesos de transformación
biogeoquímica varia según las condiciones ambientales y el tipo de ecosistema
Cupo máximo: 10 alumnos
Horario: LUNES 10:00-13:00 Teórico
Sábados: 15:00-18:00 (práctica)acumulables
Créditos: 9
Lugar: Aula (Ciencias de la Tierra)
Instituto de Investigaciones sobre los
Recursos Naturales (INIRENA-UMSNH
TSB II: DINAMICA BIOGEOQUIMICA DE
ECOSISTEMAS ACUÁTICOS
DESCRIPCION
La forma de organización predominante en la sociedad en la actualidad se plantea como
prioridad la búsqueda de beneficios que procuren crecimiento y desarrollo. Algunos de los
efectos que ha traído ello son los problemas ambientales globales: calentamiento global,
erosión, escasez de agua potable, manejo inadecuado de residuos sólidos, deforestación
contaminación de aire, suelo y agua.
La biogeoquímica pretende suministrar a los estudiantes conocimientos sobre las bases y
principios funcionales de las transformaciones químicas y bioquímicas que se dan en los
sistemas acuáticos, tanto aquellas controladas por los equilibrios químicos en sí mismos
como las mediadas por la actividad microbiana o de los organismos vivos en general. Es bien
sabido el importante papel de las bacterias, especialmente el conjunto de las
quimioautótrofas, en el mantenimiento del equilibrio en los procesos geoquímicos y por lo
tanto la necesidad de la conservación de todos los grupos funcionales implicados,
preservando no solo las especies en si sino las condiciones para su equilibrio funcional. De
ambas cuestiones dependerá el equilibrio global de los sistemas lacustres en el planeta, que
en último término es la suma de todos los equilibrios parciales existentes y solo de esta
manera podrán evitarse los cambios que puedan afectar a su vez al funcionamiento de los
ecosistemas del presente y de la propia actividad humana.
En estos momentos preocupaCURRICULUM
el cambio climático,VITAE
pero esta trascendente cuestión no es sino
una situación concreta incardinada en el conjunto del equilibrio geoquímico funcional de la
Tierra y por ello relacionado con las modificaciones de los ciclos biogeoquímicos y su
equilibrio a consecuencia de las actividades humanas.
CURRICULUM VITAE
MARTHA BEATRIZ RENDON LOPEZ.

PROFESIONAL EN LIMNOLOGIA.

DOCTORADO EN TECNOLOGIA, ADMINISTRACION Y GESTION DEL AGUA POR
LA UNIVERSIDAD DE MURCIA, ESPAÑA.

MAESTRA EN CIENCIAS EN LIMNOLOGIA POR LA UNIVERSIDAD DE BAYLOR,
TEXAS E.U.A.

ESPECIALIDAD EN IMPACTO AMBIENTAL UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL
ESTADO DE MÉXICO.

LICENCIADA EN BIOLOGÍA POR LA UMSNH
- Habilidades en docencia, investigación, dirección de grupos de trabajo interdisciplinario,
diseño y evaluación de planes de desarrollo y proyectos de en ecosistemas acuáticos y
cambio climático.
- Experiencia laboral en docencia e investigación con grupos multidisciplinarios, consultoría y
elaboración de Estudios de Impacto Ambiental y Ordenamiento Territorial. Ha escrito 11
artículos científicos y capítulos de libro.
- Las líneas de investigación: limnología, química, física y biológica, impacto ambiental,
cambio climático, humedales, restauración de ecosistemas artificiales y naturales,
ecotoxicología.
- Experiencia docente impartiendo las materias de: 1) Limnología, 2) Biogeoquímica, 3)
impacto Ambiental, 4) técnicas de laboratorio y campo, 5) Dinámica de nutrientes y
estado trófico en ecosistemas lacustres, en el Maestría en limnología y acuacultura del
Instituto de Investigaciones sobre los Recursos Naturales, Maestría en gestión ambiental
CIDEM.
- En formación de recursos humanos se han asesorado tres tesis de Maestría en temas
relacionados con la competitividad empresarial y sectorial.
INCLUIR PROGRAMA DEL CURSO
UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN
NICOLÁS DE HIDALGO
FACULTAD DE BIOLOGÍA
NOMBRE DEL CURSO:
TSB II: DINAMICA BIOGEOQUIMICA DE
ECOSISTEMAS ACUATICOS
GRADO EN QUE SE CURSA: A partir del 4 semestre
CARGA HORARIA: HORAS SEMANALES DE TEORÍA: 3hrs
HORAS SEMANALES DE PRACTICAS: 3hrs
CRÉDITOS: 9
ÁREA ACADÉMICA: ECOLOGIA
FECHA DE ELABORACIÓN: Junio del 2015
PARTICIPANTES EN LA ELABORACIÓN: Martha Beatriz Rendón López
PARTICIPANTES EN EL DESARROLLO: Martha Beatriz Rendón López
 PERFIL PROFESIONAL DEL PROFESOR: profesional en limnología, Licenciada
en biología, Maestra en Ciencias en limnología y Especialidad en impacto
ambiental.
I. INTRODUCCIÓN
La forma de organización predominante en la sociedad en la actualidad se plantea
como prioridad la búsqueda de beneficios que procuren crecimiento y desarrollo.
Algunos de los efectos que ha traído ello son los problemas ambientales globales:
calentamiento global, erosión, escasez de agua potable, manejo inadecuado de
residuos sólidos, deforestación contaminación de aire, suelo y agua.
La biogeoquímica pretende suministrar a los estudiantes conocimientos sobre las
bases y principios funcionales de las transformaciones químicas y bioquímicas que
se dan en los sistemas acuáticos, tanto aquellas controladas por los equilibrios
químicos en sí mismos como las mediadas por la actividad microbiana o de los
organismos vivos en general. Es bien sabido el importante papel de las bacterias,
especialmente el conjunto de las quimioautótrofas, en el mantenimiento del equilibrio
en los procesos geoquímicos y por lo tanto la necesidad de la conservación de todos
los grupos funcionales implicados, preservando no solo las especies en si sino las
condiciones para su equilibrio funcional. De ambas cuestiones dependerá el
equilibrio global de los sistemas lacustres en el planeta, que en último término es la
suma de todos los equilibrios parciales existentes y solo de esta manera podrán
evitarse los cambios que puedan afectar a su vez al funcionamiento de los
ecosistemas del presente y de la propia actividad humana. En estos momentos
preocupa el cambio climático, pero esta trascendente cuestión no es sino una
situación concreta incardinada en el conjunto del equilibrio geoquímico funcional de
la Tierra y por ello relacionado con las modificaciones de los ciclos biogeoquímicos y
su equilibrio a consecuencia de las actividades humanas.
II. OBJETIVO GENERAL
Ofrecer los conceptos básicos de los procesos biogeoquímicos en los
ecosistemas lacustres, su origen y evolución a lo largo de la historia del Planeta.
Así como el papel relevante de los ciclos biogeoquímicos en el equilibrio de la
biosfera y en la dinámica global del planeta y la aplicación de los procesos
biogeoquímicos a aspectos cotidianos como la gestión de los sistemas acuáticos
los procesos de depuración y el bio-deterioro de los recursos acuáticos y
consecuencias de la alteración del equilibrio geoquímico: Cambio climático
III. CONTENIDO PROGRAMATICO
TEMAS Y SUBTEMAS
1. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA Y REPASO DE LOS CONCEPTOS BÁSICOS DE
BIOGEOQUÍMICA. (12 hrs)
 Principales hitos en el desarrollo de esta ciencia.
 Conceptos y fundamentos básicos: físicos, químicos, bioquímicos, metabólicos
y fisiológicos.
2.-DIVERSIFICACIÓN DEL METABOLISMO MICROBIANO COMO BASE DE LAS
ACTIVIDADES QUEDETERMINAN EL FUNCIONAMIENTO GEOQUÍMICO DE LOS
SISTEMAS. (9 hrs)
 Fotosíntesis y quimiosíntesis. Autotrófia y heterotrófia. Tipos metabólicos en el
mundo microbiano.
 Ecología fisiológica de los microorganismos.
3.- LA BIODIVERSIDAD MICROBIANA COMO RESULTADO DEL PROCESO
EVOLUTIVO EN EL MARCO MEDIOAMBIENTAL (9 hrs)
 Principales phylums en los dominios Bacteria.
 Descripción de los phylums más relacionados con el desarrollo y control de los
procesos biogequímicos.
 Métodos de la Microbiología Ambiental cualitativa y cuantitativa.
4.-CICLOS BIOGEOQUÍMICOS(22 Hrs. Practica laboratorio)
 a) Los ciclos biogeoquímicos con variaciones REDOX de sus elementos.
Ciclos del Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno y Azufre.
 b) Ciclos biogeoquímicos de carácter fundamentalmente sedimentario. Ciclo
del Fósforo.
 c) Ciclos mixtos. Transformaciones cíclicas del Hierro, Manganeso y otros
metales.
5.-ASPECTOS APLICADOS DE LA GEOQUÍMICA Y DE LOS CICLOS
BIOGEOQUÍMICOS. (16 hrs)
 Aspectos geoquímicos del biodeterioro de los materiales.
 Gestión del suelo, aguas, y descargas.
 Técnicas de depuración y biorremediación.
6.-CICLOS GLOBALES.(22 Hrs. Practica laboratorio)
 Importancia de los microorganismos en el mantenimiento del equilibrio
geoquímico y el cambio global. Reacciones fotoquímicas en la atmósfera y su
relación con los ciclos biogeoquímicos. Geoquímica del cambio climático.
 Principales actividades antrópicas relacionadas con los cambios climáticos y
otros cambios globales. Aplicación del análisis de datos y la modelización al
estudio del cambio climático.
IV. METODOLOGÍA Y DESARROLLO GENERAL DEL CURSO
- Este curso es instrumentado desde la dinámica de grupos, se provocan ideas e inquietudes
por parte del profesor, las cuales son discutidas con fundamentos teóricos de las lecturas y
prácticos, como algunos ejercicios que vinculen teoría y práctica.
Se realiza exposiciones por parte del profesor y de los alumnos, se toman como base algunas
lecturas clásicas que enriquecen el discurso del alumno, se utilizarán, técnicas audiovisuales
(documentales, películas, diapositivas), se realizarán también talleres de discusión
V. SISTEMA GENERAL DE EVALUACIÓN
Este consistirá en dos partes: la teórica y la práctica, la primera incluye participaciones
diarias, trabajos de investigación bibliográfica y dos exámenes; en tanto que la segunda
incluye las prácticas de laboratorio, un trabajo de equipo donde se realizara y presentara
un informe final del proyecto de investigación. En ambos casos se requiere como mínimo
el 80% de asistencia.
EVALUACIÓN DE LA PARTE TEÓRICA
- Participaciones diarias
- Trabajos y seminarios
- Asistencia (80%)
- Dos Examenes
- Un examen parcial: 6 semana
- Examen final: 16 semana
20 %
20 %
10%
25 %
25 %
100 %
NOTA: Sí no se obtiene calificación aprobatoria en el examen teórico, no se podrá
promediar la con la evaluación práctica.
EVALUACIÓN DE LA PARTE PRÁCTICA:
- 2 Prácticas de laboratorio
- Trabajo en equipo (proyecto investigación)
- Presentación final de resultados
30%
30 %
40 %
100 %
1. El alumno podrá investigar a la par de las actividades teóricas con el propósito
de verificar y reflexionar sobre la teoría y práctica.
2. El alumno realizará trabajo en equipo y resolverá problemas prácticos y teóricos
relacionados con procesos químicos en la interfase agua-sedimentos y agua
intersticial y sus ciclos biogeoquímicos.
3. El alumno realizará un ensayo final sobre una temática específica, con el
propósito de que pueda extraer elementos para su tesis.
VI. CORRELACIÓN CON OTRAS MATERIAS:
Dentro del plan de estudios de la carrera de Biólogo se tienen contempladas materias
básicas en los primeros semestres y que son el pilar para muchas otras que se
cursarán en semestres superiores.
En el caso particular de la materia optativa de biogeoquímia, el alumno deberá tener
conocimientos de Ecología I y II, Biología General, Manejo de Recursos Naturales I y II
y química. Así también, los conocimientos adquiridos en este curso, servirán de base
para el mejor entendimiento de los procesos naturales en la biosfera y de la afectación
por estos de en los ecosistemas lacustres, esto es, comprensión de los mecanismos de
la biogeoquímica, o, pensar en términos geoquímicos y dominar el funcionamiento de
sus procesos para comprender y modelar el comportamiento en sistemas acuáticos, a
la vez que otorga fundamento para discusión sobre líneas de investigación.
VII. PROPUESTA DE CALENDARIO DE ACTIVIDADES.
SEMANA 1
Principales hitos en el
desarrollo de esta ciencia.
Conceptos y fundamentos
básicos: físicos.
SEMANA 4
SEMANA 2
- Conceptos y fundamentos básicos:
físicos, químicos, bioquímicos.
SEMANA 3
- Conceptos y fundamentos
básicos:
metabólicos
y
fisiológicos.
SEMANA 5
SEMANA 6
- Fotosíntesis, quimiosíntesis.
Autotrófia y heterotrófia.
Tipos metabólicos en el
mundo microbiano.
SEMANA 7
- Principales phylums en
los dominios Bacteria.
- Tipos metabólicos en el mundo
microbiano. Ecología fisiológica de
los microorganismos.
- 1° EXAMEN DE PARCIAL
SEMANA 8
- Descripción de los phylums más
relacionados con el desarrollo y
control
de
los
procesos
biogequímicos.
- Métodos de la Microbiología
Ambiental cualitativa y cuantitativa.
SEMANA 11
- Ciclos
biogeoquímicos
de
carácter
fundamentalmente
sedimentario. Ciclo del Fósforo.
- Ciclos mixtos. Transformaciones
cíclicas del Hierro, Manganeso y
otros metales.
SEMANA 14
- Importancia
de
los
microorganismos
en
el
mantenimiento
del
equilibrio
geoquímico y el cambio global.
Reacciones fotoquímicas en la
atmósfera y su relación con los
ciclos
biogeoquímicos.
SEMANA 9
- Métodos de la Microbiología
Ambiental
cualitativa
y
cuantitativa.
-
-
-
SEMANA 10
Los ciclos biogeoquímicos
con variaciones REDOX
de sus elementos. Ciclos
del Carbono, Hidrógeno,
Oxígeno, Nitrógeno y
Azufre.
SEMANA 13
Técnicas de depuración y
biorremediación.
Gestión del suelo, aguas,
y descargas.
SEMANA 12
- Practica laboratorio
- Aspectos geoquímicos del
biodeterioro
de
los
materiales.
- Gestión del suelo, aguas, y
descargas.
SEMANA 15
- Practica laboratorio
- Principales
actividades
antrópicas relacionadas con
los cambios climáticos y
otros cambios globales.
Aplicación del análisis de
datos y la modelización al
Geoquímica del cambio climático.
-
SEMANA 16
EXAMEN FINAL
-
estudio del cambio climático.
-
VIII. BIBLIOGRAFÍA
-
William H. Schlesinger. 2000. Biogeoquímica: Un Análisis del Cambio Global.
Ariel Ciencia. Barcelona.
-
Vladimir N. Bashkin. 2002. Modern Biogeochemistry. Kluwer. Dordrecht,
Netherlands.
-
Ronald S. Oremland (Ed.). 1993. Biogeochemistry of Global Change:
Radiactively Active Trace Gases. Chapman & Hall. New York.
-
James I. Drever. 1982. The Geochemistry of Natural Waters. Prentice-Hall.
Englewood Cliffs, N.J., USA.
-
Kurt Konhauser. 2007. Introduction to Geomicrobiology. Blackwell. Oxford, U.K.
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Stephen Killops & Vanessa Killops. 2005. Introduction to Organic Geochemistry.
Blackwell. Oxford, U.K.
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Wolfgang E. Krumbein, David M. Paterson & Georgii A. Zavarzin (eds.).2003.
Fossil and Recent Biofilms. A Natural History of Life on Earth. Kluwer. Dordrecht,
Netherlands.
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Julian E. Andrews, Peter Brimblecombe, Tim D. Jickells, Peter S. Liss& Brian J.
Reid. 2004. An Introduction to Environmental Chemistry. Blackwell. Oxford, U.K.
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Ronald M. Atlas & Richard Bartha. 2002. Ecología Microbiana y Microbiología
Ambiental 4ª edición. Addison Wesley. Madrid.
-
Michael T. Madigan, John M. Martinko & Jack Parker. 2004. Biología de los
Microorganismos (Brock 10ª edición), Editorial Pearson Educación-Prentice Hall.
Madrid.