BIOINDICADORES Y ECOTOXICOLOGIAAlfredo L. Loza Del Carpio. M.Sc.Prof. Fac. ciencias Biolgicas UNA PunoProf. Maestra en Ecologa UNA Puno

Unidad 01: Panorama ecolgico y ambiental generalCONCEPTOS:Ecologa: Ciencia, rama de la biologa, estudia interacciones entre organismos y con su hbitat. El estudio de los ecosistemas. Ciencia experimental que estudia la naturaleza. Estudia distribucin y abundancia de los seres vivos. Ciencia que estudia la estructura y funcin de la naturaleza.Ambiente (medio ambiente): constituye el espacio, con sus peculiares caractersticas fsicas, qumicas y biolgicas que rodea a un organismo Entorno exterior de un lugar en la Tierra, formado por condiciones y factores vivientes y no vivientes, que influyen a un organismo. Es un sitio donde vivir.

Ecosistema: sistema de elementos que se relacionan entre si (medio fsico, qumico y biolgico) y sus interacciones; con inputs y outputs constantes. Conjuncin dinmica de lo bitico y abiotico, o biocenosis y biotopo. Unidad de estudio de la ecologa, resultado de la interaccin del biotopo y biocenosis dentro de un espacio fsico. Es un sistema con componentes, insumos y salidasHbitat: lugar fsico, especfico. donde reside un organismo o especie y satisface sus necesidades primordiales.Especie: forma de organismo que son capaces de reproducirse entre s.Poblacin: grupo de individuos de una misma especie.Comunidad: conjunto de poblaciones de diferentes especies.Nicho: funcin que cumple un organismo en un ecosistema determinado. Es su profesin.

Componentes del medio ambiente

NICHO: CADENAS TRFICAS

Niveles de integracin biolgicatomos. C, H, O, N, P, Fe, etc.Macromolculas:CH, PT, LP, A N, etc.Clulas: seas,Sanguneas, etc.Tejidos: muscular,Nervioso, etc.Sistema: digestivo,Circulatorio, etc.individuopoblacincomunidadecosistemabiomaB

I

O

S

F

E

R

A

Niveles de integracin ecolgica

Estructura y funcin en el ecosistema: Biotopo (factor bitico, clima, suelo, agua, aire, radiacin, salinidad, O2 en agua, etc) y biocenosis (plantas, animales, microorganismos). Interacciones: ciclo de materia y energa.Ciclo de materia: circula biotopo biocenosis y biocenosis biocenosis (C, N, H2O, P), se da en los ciclos biogeoqumicos: CARBONO (mediante combustin, CO2, carbohidratos).NITROGENO (fijacin electroqumica: radiacin csmica, relmpagos y fijacin biolgica (90%): Azotobacter inicia amonificacin, nitrificacin (por Nitrosomonas, Nitrobacter; aerobiosis), desnitrificacin (por pseudomonas; en anaerobiosis). Amoniaco y nitratos son convertidas en aminocidos por plantas.H2O.Ciclo de energa: fluye biocenosis biocenosis, regida por leyes de termodinmica.El ciclo de materia y energa propicia las cadenas o redes trficas: productores, consumidores, diversvoros (omnivoros) detritivoros (saprobios o descomponedores) y transformadores.Interacciones biticas: predacin, parasitismo, competencia, neutrlismo, mutualismo, protocoperacin, comensalismo, amensalismo.

Importancia del medio Ambiente y de los ecosistemas para el hombreProporciona recursos naturales, renovables y no renovables. Elementos de la naturaleza que satisfacen nuestras necesidades elementales e incluso las ms vanas. Los elementales o vitales en su mayora provienen de la BIODIVERSIDAD.Hbitat y refugio (vivienda).Es fuente directa de alimentos.Medios para la produccin (suelos, cuerpos acuticos).Vestido.Medicinas.Elementos para la industria.Fuente de energa: hidrocarburos, energa solar, elica, etc.Nos proporcionan elementos vitales para la subsistencia: Agua, Co2, N2, etc.Artculos ornamentales y de segunda necesidad.

Efectos de la alteracin del medio ambienteCuando hay desequilibrio o daos hacia los ecosistemas, ocasionado por actividades humanas principalmente produciendo desechos (contaminantes) o manipulando inadecuadamente (sobreexplotacin) los ecosistemas o sus componentes (flora y fauna), suele ocurrir problemas en el ambiente como:Disminucin y degradacin del recurso suelo: erosin, salinizacin, desertificacin.Destruccin de cuerpos acuticos marinos y de sus recursos hidrobiolgicos.Destruccin de cuerpos acuticos continentales (eutroficacin) y de sus recursos hidrobiolgicos.Destruccin de recursos forestales, pastizales y faunsticos por sobreexplotacin.Destruccin o extincin de especies de flora y fauna por fragmentacin de hbitats e introduccin de especies exticas.Efectos toxcos crnicos, agudos, mutagnicos, congnitos y cancergenos en el hombre por contaminantes qumicos: agroqumicos, metales pesados.Enfemedades en el hombre: incremento de parisitismos, microorganismos patgenos.Plagas: incremento de organismos que afectan las producciones o atacan elementos de inters econmico.Problemas ambientales globales: lluvia cida, calentamiento global (efecto invernadero), ruptura de la capa de ozono.

Impactos antropognicos sobre el ecosistemaAl modificar ecosistemas para uso humano lo simplificamos, p.e. tala de bosques, arado de campos para monocultivos o infraestructuras.A esto sigue el problema de la invasin de especies no deseables (malezas, plagas, patgenos).Para combatir esto se tiene que usar sustancias (qumicas) hasta el punto que estas sustancias se tornan inefectivas y se usan otras nuevas y con ello se afecta todo el ambiente y ecosistema. Por ello nacen las leyes de la ecologa (Garret Hardin):1ra) Principio de colateralidad: Cualquier intromisin en la naturaleza produce numerosos efectos colaterales.2da) Principio de interrelacin: Todo esta relacionado y entremezclado con todo.

Impactos antropognicos sobre el ecosistema3ra) Principio de la no interferencia: Toda sustancia que se produzca no debe interferir con ninguno de los ciclos biogeoqumicos naturales de la Tierra.El uso permanente de la bisfera (caza, pesca, explotacin de bosques, etc) con fines de obtener recursos para satisfacer diversas necesidades humanas altera y modifica la naturaleza, casi siempre con efectos negativos.Debe quedar claro: los sistemas vivos tienen seis caractersticas clave: interdependencia, diversidad, elasticidad, adaptabilidad, impredecibilidad, lmites.

Se tiene dos tipo de problemas ambientales fundamentalmente:Problemas ambientales por la produccin de desechos y emisiones

Problemas ambientales por el mal uso de recursos

PROBLEMAS AMBIENTALES GLOBALES

Problemas ambientales globalesPrdida permanente de biodiversidad y deforestacin. Por tala y quema de bosques, praderas, y otros ecosistemas. Caza y pesca indiscriminada de fauna silvestre, fragmentacin de hbitats por contaminacin, etc. Trae consigo tambin prdida y degradacin de suelos, prdida de recursos naturales potenciales,etc.

Contaminacin:Aparicin o introduccin de sustancias nuevas o ajenas a un sistema natural (atmsfera, aguas, suelos).Aumento de la concentracin de una sustancia del sistema superando las variaciones naturales.Todo cambio indeseable en las caractersticas del aire, agua, suelo, alimentos afectando la salud, sobrevivencia o actividades humanas u otros organismos vivos.Contaminacin ambiental: alteracin ambiental ocasionada por sustancias perjudiciales a los ecosistemas y al hombre, resultante de la misma actividad antropognica.Fuentes de contaminacin: Naturales (actividad volcnica y geolgica, es mnima) y Antropognicas: producto de actividades humanas, alterando las aguas, suelos, atmsfera y biocenosis.

Contaminacin de la atmsferaLa atmsfera la envoltura gaseosa que envuelve a la Tierra, comprende ms all de los 2400 km de la superficie.Es un escudo antirradiaciones Retiene rayos UV e IR y todas las radiaciones se descomponen en ella, solo rayos de luz y otros inofensivos la atraviesan.Es una coraza antipartculas: desintegra por friccin meteoritos, etc.Tiene 4 capas: troposfera (11 km, en ella se da la vida y variaciones climticas, estratsfera (80 km, en ella se encuentra el ozono, entre 50 y 80 Km se llama messfera), ionosfera (80-650 km, los meteoritos se desintegran), exosfera (650 -2400 km).

Estructura de la atmsfera y sus variaciones en temperatura

Composicin del aire (atmsfera): N2 = 78%; O2 = 21 %; CO2 = 0,03%; Ar = 0,9%, vapor agua y otros gases = 0,07%.Importancia: permite la vida gracias al O2 y CO2, indispensable para la combustin.Toxicidad CO2: se convierte txico cuando su concentracin aumenta 10%, y del 30 al 50% es letal.Produccin otros txicos: el exceso de CO2 y deficiencia de O2, favorece formacin de H2S y bicarbonatos de hierro y manganeso que en exceso son txicos. Las races secretan H2CO, cuando el O2 es escaso secretan txicos com acido frmico, acetico, oxlico. Productos txicos secretan microroganismos en condiciones anaerobias.

Contaminacin atmosfricaEmisin de humos: de diferentes fuentes, contienen CO (altamente txico, bloquea transporte oxgeno en la sangre, produce anemia), CO2, Pb, xidos de nitrgeno (NO, NO2).El NO2 es muy daino al ser inhalado, forma cido ntrico con humedad de los bronquios y por reacciones fotoqumicas forman nitroperoxiacetilo y nitroperoxibenzoilo que irritan los ojos, la garganta y daos en agricultura, decoloracin de objetos y daos en edificaciones de piedra, forma parte del smog. Se origina por automviles, industrias.

Contaminacin atmosfricaEmisin de aeorosoles: Sustancias (slidas o lquidas) que permanecen suspendidas en el aire, destruyen la capa de ozono (clorofluorocarbono, CFC).Malos olores: basuras, desechos de fbricas.Radiacin atmica: producen cnceres, daos severos a los tejidos, alteraciones genticas.Emisin de ruidos: produce sordera, problemas de comunicacin.Otros: ozono (daa pulmones y plantas), polvos (afectan vas respiratorias), compuestos voltiles (residuos de hidrocarburos, el benceno es cancergeno).

RUPTURA CAPA DE OZONORuptura de la capa de ozono: desde los 22 Km de la atmsfera existe una capa de O3, la cul protege los rayos dainos del sol (UV). Debido a contaminantes atmosfricos, principalmente CFC, el ozono se est destruyendo, haciendo que los rayos UV ingresen en mayor magnitud a los ecosistemas.Consecuencias: cncer a la piel, melanomas, cataratas, reduccin sistema inmunolgico, daos plancton.Daan tejidos vegetales e interfieren en su metabolismo y afecta vida submarina hasta los 20 m de profundidad.

CALENTAMIENTO GLOBALCalentamiento global: efecto invernadero, por incremento de molculas de CO2 que forman una barrera en la atmsfera impidiendo que los rayos solares se disipen hacia el cosmos, lo cul produce un calentamiento en la Tierra y el cambio climtico.Consecuencias: Tormentas violentas y sequas, deshielo durante todo el ao del Ocano rtico, aumento del nivel del ocano mundial, disminucin de las tierras emergidas, hundimiento de ciudades litorales, huracanes. Incremento enfermedades infecciosas, enfermedades por vectores: paludismo, dengue

LLUVIA CIDALluvia cida: Principalmente industrias producen gases de SO2, NO, los cuales son combinan con el agua de lluvia y forman cidos como el cido sulfrico H2SO4, los cuales al caer a Tierra causan daos al hombre y a los ecosistemas.Consecuencias: destruccin de bosques enteros, aumento de la acidez de los suelos, daa cultivos y daa las plantas silvestres, prdida de follaje, asimilan metales pesados disolucin de las sustancias qumicas del suelo, como, por ejemplo, el aluminio (altamente txico), que provoca el envenenamiento de los lagos.Corrosin de los materiales de construccin de los edificios, las casas y los monumentos, aumento de las acidez del H2O de lagos, ros, embalses etc, que provocan daos al hombre, a la fauna acutica etc, contaminan las aguas, irrita las mucosas y causa problemas bronquiales, problemas cardiacos y circulatorios.

Contaminacin de las aguasEl agua dulce en el mundo es escasa (UNESCO 1990)Si se sigue desperdiciando y destruyendo nuestros recursos hdricos y ecosistemas de los que dependemos, tanto las personas como las sociedades, sufrirn en ltima instancia inseguridad social y econmica por cuanto habr ros, lagos y reservas subterrneas gravemente deteriorados y se enfrentarn a conflictos cada vez ms graves en tiempo de escasez.

Las principales causas de la contaminacin de aguas es por la minera a travs de sus relaves, hidrocarburos, aguas servidas, insumos qumicos de la industria, entre otros.

DISTRIBUCIN DEL AGUA EN EL MUNDO

Contaminacin de aguasEutroficacin:Incremento de nutrientes (P, N, materia orgnica) en cuerpos acuticos (principalmente lnticos). Consiste en un fenmeno natural de todos los ecosistemas acuticos, en trminos de tiempo geolgico, siguiendo un proceso de sucesin ecolgica.Por ello existen niveles trficos en los sistemas lnticos, siendo los principales: oligotrofa, mesotrofa, eutrofa, hipertrofa.Sin embargo cuando este proceso es acelerado por factores humanos , suele traer consecuencias negativas a las biocenosis, al hombre y al ambiente en general.

Eutroficacin

Eutroficacin culturalCuando este proceso es acelerado por causa humana se denomina eutroficacin cultural.Esto es producto principalmente del ingreso a estos ecosistemas de aguas servidas o residuales, que trae consigo residuos biolgicos y detergentes; tambin coadyuva en esto el uso de fertilizantes para la agricultura.Los efectos son disminucin de O2 en el agua (por el consumo de la materia orgnica en descomposicin) y por lo tanto disminuye la biodiversidad y, se proliferan agentes patgenos. Se pierde as tambin una fuente de agua natural, afecta la calidad del paisaje. Progresivamente se va perdiendo la estabilidad del ecosistema y la diversidad, al final del proceso el cuerpo acutico y sus especies mueren.

Respuestas de los sistemas biolgicos al estrs ambientalHomeostasia y retroalimentacin informativa. Ante nuevas condiciones el organismo mantiene sus condiciones internas a pesar de las fluctuaciones ambientales.Tiempos de accin: Retrasos antes de actuar, evitan respuestas apresuradas.Interacciones sinrgicas: Cuando dos o mas procesos interactan de manera que el efecto neto es mayor que la suma de sus efectos separados (1 + 1 mayor a 2).Estrs o apremio ambiental: Sufre los efectos del cambio. Si una especie esta adaptada tiene 4 modos de manejar el estrs: disminuir tasa de natalidad, migrar a otra rea, adaptarse por seleccin natural (lenta), llegar a la extincin.

Efectos del estresOrganismos: cambios fisiolgicos y bioqumicos, perturbaciones sicolgicas y en comportamiento, pocos descendientes o ninguno, mutaciones, efectos teratgenos, cnceres, muerte.Poblacin: aumento o disminucin, cambio en estructura etrea, sobrevivencia de cepas resistentes, prdida de diversidad gentica, extincin.Comunidad y ecosistema: alteracin del flujo de energa, alteracin de ciclos biogeoqumicos, simplificacin.ESTRESORES: entidad fsica, qumica o biolgica que puede inducir efectos adversos sobre componentes ecolgicos: individuos, poblaciones, comunidades o ecosistemas.

CAUSAS PRINCIPALES DE TODOS LOS PROBLEMAS AMBIENTALESMal uso o explotacin desmedida de los recursos naturales, sin considerar la planificacin.Arrojo de desechos a los diferentes ecosistemas sin tratamiento previo o deficiente tratamiento.

Algunas soluciones: Programas ambientales