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COMPETENCIA GENERAL DE LA MATERIAAnalizar los diferentes componentes del ambiente y los efectos de la interacción del ser humano con la naturaleza, así como la importancia vital de conservar el ambiente en el que se desarrollan los individuos y que se involucren en la protección de los recursos disponibles, adoptando y formando valores, principios, actitudes y comportamientos necesarios para alcanzar una sociedad ambientalmente sustentable.
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Relación vertical y horizontal con otras materias y mapa conceptual de Ecología
Botánicas Zoologías Ambientales Numéricas
Recursos Bióticos ECOLOGÍA Biogeografía
Manejo de Pesquerías Producción acuícola Ecología vegetal
Ecología
Homeostasis
Energía
Ciclos biogeoquímicos
Población
Comunidad
Ecosistema
NatalidadEdad
MortalidadDispersión
AbundanciaDominancia
Equidad
SucesiónTraslapeEcotonoFases
seralesClimax
Productividad
SecundariaPrimaria
Bruta Neta
Limitantes
GeológicosQuímicos
FisiológicosProblemas
SobrepoblaciónContaminación
ImpactoAgua
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Competencia general
Reconocer la relación entre su entorno y su calidad de vida a partir de la comprensión de los principios básicos de la naturaleza, considerando el uso racional y eficiente de los recursos naturales como factores determinantes para el desarrollo sustentable
Unidad I: Principios básicos de la naturaleza
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Capitulo 1. El planeta tierra como ecosistema La tierra se formo hace 4550
millones de años a partir de la nebulosa protosolar
http://www.letraherido.com/130602formacionsistemasolar.htm
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DR. ANTONIO LEIJA TRISTÁN, DR. GILBERTO TIJERINA MEDINA, DR. FRANCISCO JAVIER IRUEGAS BUENTELLO, M.C. JAIME OTILIO GONZÁLEZ PÉREZ
Capitulo 1. El planeta tierra como ecosistema
Rasgos mas importantes
Único lugar el universo donde se sabe hasta ahora que hay vida
Ha evolucionado mediante procesos geológicos y biológicos
Se divide en litosfera e hidrosfera Su interior permanece activo
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Capitulo 1.1. ¿Que es el planeta tierra?
Primer principio básico de la naturaleza establece que: La tierra (también llamada Gaia) es un ecosistema o sistema viviente caracterizado por ser finito, en homeostasis y sustentable.
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Los diversos ecosistemas (acuáticos y terrestres) que la integran interactúan (Margulis, 1998) y que al evolucionar mediante procesos geoquímicos (abióticos) y biológicos (bióticos) determinaron las condiciones iniciales apropiadas para el inicio de la vida y la posterior consolidación de la biosfera (Colebrook, 2006).
Interacción
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Atmosfera finita en espesor, aunque esta puede variar con respecto a la temperatura
Atmosfera
Capa de ozono(20-45 km)
A 10 km encontramos 95% del oxigeno)
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Hipótesis de Gaia Es un conjunto de modelos científicos de la biosfera en el cual se postula que la vida fomenta y mantiene unas condicionesadecuadas para sí misma, afectando al
entorno.
Según la hipótesis de Gaia, la atmósfera y la parte superficial del planeta Tierra se comportan como un todo coherente donde la vida, su componente característico, se encarga de auto-rregular, por lo que tiende al equilibrio
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Representación del equilibrio dinámico (homeostasis) de un sistema ecológico
a.- Estado estable (dinámico)
b.- Estado de inercia o resilienciadisturbio
Sistema
Ambiente
c.- Estado dinámico (dinámica poblacional en equilibrio)
Tiempo
# d
e
indiv
iduos
ambientesistema
resilienciadisturbio
ambientesistema
© Ph.D. Gustavo A. Martinez Turanzas
dinámica poblacionaldinámica poblacional en equilibrio
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1.2. Estructura y funcionamiento de la tierra
El segundo principio básico de la naturaleza establece que: La tierra es un sistema viviente, constituido por dos subsistemas (subsistema físico o ecosfera y subsistema biológico)
Atmosfera cubierta protectora:
1)Evita cambios drasticos en la temperatura (75 a -130oC)
2)Protege contra radiación solar de alta energía (UV, rayos gamma, rayos X)
3)Vapor agua, CO2 absorben la radiación (calor) que refleja la tierra impidiendo que se congele durante la noche
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Subsistema biológico
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Figura 1.9.- Suelo Sustrato sobre el que se desarrollan la mayoría de los organismos que viven
sobre o dentro de la litosfera.
Litosfera
Esta formada por una compleja muestra de materiales inorgánicos (arena, limo, arcilla, aire y agua) y materia orgánica donde se desarrollan un sin numero de microorganismos
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Capitulo 2. Flujo de energía y los ciclos biogeoquímicosEl tercer principio básico de la naturaleza establece que la Tierra es un sistema abierto con respecto al flujo de energía.
Porcentajes de radiación solar
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Cadenas Tróficas
El 1% entra al subsistema biológico donde es capturada y transformada de energía solar a energía de biomasa
En cada fase hay perdida de energía por procesos químicos
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Cadenas tróficas
Autótrofos o productores : Toman la energía solar y transformarla en energía de enlace química (plantas verdes).
Heterótrofos o consumidores : Consumen la materia rica en energía elaborada por los productores (directa “herbívoros” o indirectamente “carnívoros”
Descomponedores: Microorganismos (bacterias y hongos) cuya labor es reciclar el material orgánico convirtiéndolo en materia inorgánica o mineral, la que es de vuelta a utilizar por los vegetales.
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Pirámide de biomasa, numero de individuos, Diezmo ecológico
La cantidad de energía que se transfiere de un nivel trófico a otro varia del 2 al 30% dependiendo del numero de niveles, de la especie y tipo de ecosistema
Biomasa vegetación 85%, biomasa fauna 10%, biomasa humana 5%
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2.2. Ciclos biogeoquímicos El cuarto principio establece que la tierra es un sistema cerrado con respecto al flujo de materia
Las sustancias químicas son cicladas a través de complejas vías entre los subsistemas físico, biológicos, geológico y químicos: “Procesos biogeoquímicos”
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Interconexión de los ciclos biogeoquimicos: Gaseoso, sedimentario e hidrológicos
Permite la renovación, purificación, conservación de las sustancias; definiendo la productividad y sustentabilidad de los ecosistemas
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2.2.1. Ciclos gaseosos
Las sustancias circulan principalmente entre la atmosfera y los organismos vivos
Velocidad elevada de reciclado “HORAS o DIAS“
Principales ciclos a) ciclo del oxigenob) ciclo del carbono c) ciclo del nitrógeno
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Ciclo del oxigenoEs el elemento mas abundante en los seres vivos
El 20% de oxigeno en la atmosfera es producto de la actividad de los seres vivos
Este ciclo esta ligado al ciclo del carbono, ya que el proceso de asimilación de CO2 implica la liberación de oxigeno
El oxigeno también se convierte en ozono, el cual se va a la estratosfera y sirviendo como filtro para rayos UV, letales para los seres vivos
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Ciclo del carbonoInvolucra las cuatro esferas de la tierra׃ litosfera, hidrosfera, atmosfera y biosfera
El carbono es fundamental para la formación de carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos
nucleicos
Asimilación de este compuesto por los organismos es en la atmosfera e hidrosfera
Tiempo de recambio largo (cientos de años). Aunque el proceso de fotosíntesis y respiración son los procesos mas rápidos 3 (años)
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Ciclo del nitrógenoLos organismos emplean el nitrógeno en la síntesis de
proteína , ácidos nucleídos así como otras moléculas fundamentales del metabolismo.
Su reservorio (78%) es la atmosfera, donde se encuentra en forma de gas inerte.
Esta forma no es utilizada por la mayoría de los organismos, si no que tiene que ser transformada por bacterias nitrificantes
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2.2.2.Ciclos sedimentarios En esta caso las sustancias
químicas o nutrientes circulan entre la corteza terrestre, la hidrosfera y los seres vivos
El tiempo de reciclado de estas sustancias es lento (miles a millones de años)
Ciclos: azufre y fosforo
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Ciclo del fosforo Forma parte de los ácidos nucleicos, ATP
y otros compuestos que contienen fosforo y que almacenan energía química
Se encuentran en pequeñas cantidades: Plantas 0.2% Animales 1%
Inmovilizado en la corteza terrestre, aunque es fácilmente movilizado por el agua
Por procesos de meteorización y vulcanización queda disponible para que pueda ser utilizado por las plantas
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Ciclo del azufre Forma parte de las proteínas,
por lo que es importante
Formas presentes El océano en forma de sulfato inorgánico
En la litosfera en forma de minerales de sulfato y de sulfuro
Estados principales oxidados:
sulfuros, azufre elemental
y sulfato
Afectado por el pH: pH alcalino se encuentra en forma de sulfuro pH básico en forma de sulfuro de hidrogeno
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2.2.3. Ciclos hidrológicos
Circulación del agua entre el océano, atmosfera, litosfera y los seres vivos
El agua es el componente principal (50-90%) de los seres vivos
Esta ligado a otros procesos biogeoquimicos: Transporta los nutrientes hacia el interior y exterior de los ecosistemas
Funciones principales: a) actúa como un disolvente, b) es un agente químico reactivo
(procesos hidrólisis, oxido reducción),
c) es un termorregulador
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Reservorio
km3103
% del total
Tiempo renovación
Océanos 1370000 97.20 37000 años
Casquetes polares y glaciares
29000 2.15 16000 años
Aguas subterráneas 4000 0.63 300 años
Lagos agua dulce* 125 1 ‑ 1000 años
Lagos salados* 104 1 ‑ 1000 años
Agua del suelo* 67 280 días
Ríos* 1.2 12‑20 días
Atmósfera 14 0.001 9 días
AAgua en la gua en la ECOECOSFERASFERA
Tiempo teórico de renovación del agua en los reservorios de la ecosfera
* Agua superficial 0.019
Velocidad de reciclado varia de días a miles de años
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2.3. Regla de sustentabilidad Los ciclos biogeoquimicos renuevan, purifican, y conservan las sustancias, los cuales a su vez definen la productividad y sustentabilidad de los ecosistemas
•Los seres vivos desempeñan el papel regulador (velocidad de ciclado y sustentabilidad) y de renovación (bioremediación) de los nutrientes •Regla sustentabilidad: La velocidad de los procesos de reciclado, renovación, purificación, reemplazo y conservación debe ser SIEMPRE MAYOR que la velocidad de los procesos naturales y antropogenicos de consumo, extracción, contaminación, destrucción, degradación, fragmentación y abatimiento
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La teoría convencional supone que: Los organismos se adaptan a su entorno, no lo cambian, y que las fuerzas o procesos geológicos explican la evolución de la atmosfera, litosfera y océanos.
Hipótesis de Gaia: Especifica que a partir de unas condiciones primarias se promovió el inicio de la vida en la tierra y que estas primeras formas de vida modificaron el entorno para promover y conservar la habitabilidad del planeta
Cap. 3. Rol de los seres vivos en los ecosistemas El quinto principio de la naturaleza define la función de los seres vivos, que al interactuar con su entorno físico mantiene la estabilidad del planeta y las condiciones para la vida.
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Comparación de la tierra con biosfera y sin ella con otros planetas
3.1. El origen de la vida
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Evolución de los seres vivos y su impacto sobre el planeta tierra
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3.2. Bienes y servicios de los ecosistemas El sexto principio de la naturaleza establece que los ecosistemas, con una productividad y sustentabilidad finita, brindan bienes y servicios al ser humano.
Los servicios se clasifican como de a) soporte, b) de regulación, c) de suministro
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Agotamiento de los servicios de los EcosistemasAgotamiento de los servicios de los Ecosistemas
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3.3. Factor limitante y capacidad de carga El séptimo principio básico de la naturaleza establece que
el factor limitante y la capacidad de carga son determinantes en la dinámica poblacional de las especies
Los factores ecológicos (hábitat o nicho) puede afectar a los poblaciones de la siguiente manera:
a) Eliminar especies de zonas donde las condiciones climáticas o fisicoquímicas no son las adecuadas (afecta la distribución geográfica de las especies)
b) Determinan las tasas de mortalidad y natalidad de las especies (afectan la densidad de las especies)
c) Favorecen la adaptación de las especies
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Ley del mínimo y ley de toleranciaLey del mínimo (Liebeg, 1840):
Una especie estará ausente de un hábitat o de un ecosistema cuando cualquier factor indispensable este por debajo del umbral necesario
Ley del máximo (Shelford, 1911): “La ausencia de un organismo podrá ser debidos a la deficiencia o al exceso”
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Factores determinantes de los ecosistemas
El octavo principio de la naturaleza establece que los diferentes ecosistemas del mundo son definidos, determinados y caracterizados por factores bióticos y abióticos.
Se clasifican en: factores bióticos factores abióticos
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Factores bióticos
Hábitos de las especies
Tiempo Especie humana
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Conceptualización del sistema tierra que muestra la estructura, función y factores determinantes que definen a un ecosistema