U. C: Ingeniera Ambiental Unidad 1: Principios de Ecologa

Gua 1 Unidad 1: Principios de la Ecologa. AmbientalIntroduccin a la Ingeniera Ambiental

La humanidad se ve altamente forzada a investigar las consecuencias ambientales de sus acciones de desarrollo a escala local, nacional o global. En el corto periodo de tiempo desde la llegada poca industrial, la imagen de este planeta ha sido cambiada en muchos aspectos, y en alguno de ellos de manera tristemente irreversible. La evolucin de la era del desarrollo sostenible va a requerir cambios para muchas disciplinas profesionales, pero muy especialmente para la ingeniera. La ingeniera de hoy requiere una apreciacin ecolgica y debe dar respuestas a un pblico educado en conservacin ambiental.La profesin de la ingeniera debe incluir la proteccin ambiental en su currculo para tener credibilidad pblica. Ya no es posible que los ingenieros diseen y construyan proyectos sin evaluar su impacto ambiental sobre el entorno. Actualmente los ingenieros deben defender pblicamente sus propuestas, y a veces perder, por falta de una adecuada sensibilidad en sus proyectos acerca del impacto sobre los humanos, la flora y la fauna. La democratizacin de los procesos de planificacin con obligaciones de evaluacin de impacto ambiental requiere ingenieros que estn versados no solo en su propia disciplina, sino tambin que estn familiarizados y sean sensibles con el entorno, con un enfoque holstico.Ahora, los ingenieros trabajan en equipos multidisciplinarios junto con ecologistas, socilogos, planificadores, ambientalistas, entre otros. La ingeniera ambiental y las ciencias ambientales son disciplinas modernas, posteriores a la Segunda Guerra Mundial, y solo ha podido abrirse paso hacia su uso generalizado en las ltimas dcadas.Tradicionalmente, los ingenieros pudieron ejercer su profesin sin tener que atender a la tica ambiental con la misma profundidad con que se requiere ahora. Era aceptable disear una carretera o cambiar el curso de un ro, basndose en las condiciones tcnicas y econmicas. Lo acertado o errneo de la desviacin de un ro eran cuestiones a las que los ingenieros no dedicaban mucho tiempo. Estos asuntos se les dejaba a otros, normalmente el cliente el cliente, la agencia gubernamental o quiz un arquitecto. La prctica de la ingeniera ambiental hoy en da requiere que nos ocupemos de estos asuntos. La legislacin nos exige preparar un Informe de Impacto Ambiental (IIA) antes de la fase de diseo de un proyecto. Es en esta fase cuando debemos ocuparnos de la tica ambiental. La tica ambiental se preocupa de la actitud de las personas hacia otros seres vivos y hacia el medio natural.a intervencin humana en la naturaleza ha generado impactos que afectan negativamente la integridad de los ecosistemas, de los cuales depende en gran parte el bienestar de la humanidad, y que, en algunos casos, han llegado a amenazar la integridad de la vida misma en nuestro planeta, tal como se evidencia en forma dramtica con el calentamiento global.La situacin es alarmante, como lo han subrayado diferentes estudios. As se concluye en la Evaluacin de los Ecosistemas del Milenio, publicado en 2005 y en el cual participaron cerca de 1300 cientficos del mundo, que tuvo como objetivo evaluar las consecuencias de los cambios en los ecosistemas sobre el bienestar humano, y las bases cientficas para las acciones que se necesita emprender a fin de reforzar la conservacin y el uso sostenible de esos sistemas y su contribucin al bienestar humano.El informe nos seala que, de las veintitrs subcategoras de servicios prestados por los ecosistemas a la humanidad, quince estn en declive. En otras palabras, desde una perspectiva global, la destruccin y degradacin de los ecosistemas ha tenido como consecuencia que ellos, cada vez ms, estn en menor capacidad de prestar parte de los servicios de aprovisionamiento (agua dulce, pesqueras de captura, alimentos silvestres, combustible, medicinas y productos bioqumicos, recursos genticos), de regulacin (del clima, el agua, la erosin, las pestes, los desastres naturales, purificacin del aire, purificacin de las aguas, polinizacin), y culturales (espirituales, estticos). Si bien produccin global de alimentos correspondiente a la agricultura y la ganadera se encuentra en ascenso, el estudio muestra que parte de los agroecosistemas que proveen estos servicios se encuentra en procesos de degradacin.Estamos, entonces, frente a una paradoja, tal como se subraya en la mencionada Evaluacin:Los cambios en la naturaleza han ayudado a mejorar la vida de miles de millones de personas, pero al mismo tiempo han debilitado su capacidad para brindar otros servicios clave, tales como la purificacin del aire y del agua, la proteccin contra los desastres y la provisin de medicinas.

EL PAPEL DE LA INGENIERA

Precisamente, la ingeniera ha contribuido a generar muchos de esos cambios en la naturaleza, entre los cuales se encuentran aquellos de gran beneficio para la poblacin, pero tambin aquellos que se consideran insostenibles desde la perspectiva ambiental y social.La insostenibilidad ambiental, entendida como el desbordamiento de los lmites impuestos por la naturaleza, en muchos casos tiene su origen en los patrones de produccin y de consumo en s mismos. Pero, como sabemos, ni los profesionales de la ingeniera que participaron en la creacin e implementacin de tecnologas que han sido crticas para resolver diversas necesidades humanas, ni los beneficiarios de las mismas, se imaginaron en su momento que muchas de ellas pudieran traer consigo las negativas consecuencias que hoy conocemos.Tales son los casos, por ejemplo, del transporte a partir de los motores de combustin y de la termoelctrica que, basados en la combustin del petrleo y el carbn, son dos desarrollos extraordinarios del ingenio humano con positivos impactos para la sociedad. Pero, despus de utilizar estos combustibles en forma intensa durante cerca de doscientos aos, slo recientemente se identific hace escasas tres dcadas que sus emisiones son causantes mayores del calentamiento global la principal amenaza hoy existente sobre el planeta, as como de diversas contaminaciones del aire que respiramos con graves consecuencias para la salud humana. Una historia similar a la de los dos casos mencionados se ha repetido con cientos de tecnologas que han sido objeto de desarrollo por parte de las ciencias de la ingeniera y de aplicacin por parte de los contingentes de profesionales educados en sus centros de formacin.Adems, los patrones de consumo del transporte, basado ste en los motores de combustin, y de la energa elctrica procedente de las termoelctricas, y otras fuentes, han agravado en forma sustantiva el problema del calentamiento global. As, el predominio del automvil privado sobre el transporte pblico y el uso irrefrenado de la energa elctrica son causa de una acumulacin adicional de gases de efecto invernadero, en comparacin con un escenario hipottico caracterizado por uno patrones de consumo de estos bienes y servicios que privilegiaran el transporte colectivo, en el primer caso, y el ahorro de la electricidad, en el segundo caso. En otras palabras, con estos ejemplos estamos recordando aqu que las tecnologas no son neutras en su aplicacin y que sus beneficios e impactos estn profundamente vinculados con la organizacin social de su uso; lo cual, en ltima instancia, es un asunto de naturaleza poltica.Con frecuencia, las intervenciones humanas en el medio natural, incluyendo las efectuadas mediante la ingeniera, se han hecho a partir de la visin predominante de que los bosques, la fauna, las aguas y los suelos, son recursos renovables. En esta perspectiva, cada uno de estos recursos se concibe como un bien para ser modelado en un producto material o como un recipiente para la disposicin de desperdicios. Se trata, entonces, de administrar racionalmente los recursos naturales renovables como un medio para asegurar un flujo continuo de los productos de la naturaleza. Pero, esa administracin racional ha acentuado, en muchos casos, la optimizacin del uso de los recursos mismos sin entrar a establecer las consecuencias de ese propsito para los ecosistemas que los producen.

Es una visin que se expresa, por ejemplo, en el ejercicio profesional de muchas generaciones de ingenieros forestales que han estado concentrados en la extraccin de la madera, sin un adecuado miramiento por la salud del bosque, lo que ha ocasionado la degradacin o destruccin de valiosos ecosistemas boscosos. En forma similar, son bien conocidas las evaluaciones efectuadas a posteriori de muchas de las grandes represas construidas en el siglo pasado, verdaderos monumentos de la creatividad de la ingeniera civil, que a la postre mostraron un balance negativo desde la perspectiva del funcionamiento e integridad de los ecosistemas, como se tipifica en la represa de Assuan, en Egipto. Justamente a partir de experiencias como sta, la ingeniera ha replanteado el diseo y construccin de esas necesarias obras con el fin de establecer medidas de prevencin y mitigacin del dao ambiental.

UNIDAD I: PRINCIPIOS DE ECOLOGA

El papel multidisciplinar de los ingenieros hoy en da le exige un mayor conocimiento del funcionamiento de los seres vivos y la interaccin con el entorno. Por tal razn, se debe conocer que es el ambiente. Cuando se habla de medio ambiente, nos referimos al medio o entorno. El ambiente global /toda la tierra) se puede dividir en dos grandes componentes, tal como se muestra en la figura:

Abitico BiticoOrganismos Vivos(Virus, bacterias, hongos, plantas y animales)Atmosfera(Aire)

Litosfera(Tierra slida, suelos)

Hidrosfera(Ocanos, lagos, ros, aguas subterrneas poco profundas)

Materia Orgnica Muerta(Organismos muertos y productos residuales)

Los ingenieros emplean y manipulan recursos fsicos como la energa natural (oleaje ,viento, hidroelectricidad) y el agua (para suministro domstico y transporte de residuos). Estos alteran la topografa de los sistemas terrestres y acuticos a travs de la construccin de carreteras y estructuras para alivio de inundaciones, entre otros., creando as nuevos escenarios fsicos en los cuales tienen que existir y funcionar los seres vivos.Los sistemas vivos naturales proporcionan a la humanidad un conjunto de servicios indispensables e irremplazables que mantienen la vida en la tierra. Tambin proporcionan servicios funcionales como el mantenimiento de la mezcla apropiada de gases, generacin y preservacin de suelos, evacuacin de residuos, restauracin de sistemas despus de alteraciones, control de pestes, ciclos de nutrientes y polinizacin de cosechas. De esta forma, no solo la humanidad es totalmente dependiente del mantenimiento del medio natural y de la interaccin entre los organismos vivos y los componentes fisicoqumicos de la tierra.Laecologa(delgriego oikos, "hogar"; y logos, "estudio") es la ciencia que estudia a los seres vivos, su ambiente, la distribucin, abundancia y cmo esas propiedades son afectadas por la interaccin entre los organismos y suambiente: labiologade losecosistemas. Por tal razn la ecologa estudia las relaciones entre los seres vivos y su ambiente. As tambin, la ecologa estudia el gran mecanismo de precisin que es nuestro planeta, en el que los distintos organismos que lo pueblan y el propio medio inanimado mantienen una serie de estrechas relaciones de interdependencia en que cada elemento, ya sea un bosque, un lodo o el propio ser humano necesita de los dems y es a su vez necesario para ello. En el ambiente se incluyen las propiedades fsicas que pueden ser descritas como la suma de factores abiticos locales, como elclimay lageologa, y los dems organismos que comparten ese hbitat (factores biticos). La visin integradora de la ecologa plantea que es el estudio cientfico de los procesos que influyen la distribucin y abundancia de los organismos, as como las interacciones entre los organismos y la transformacin de los flujos de energa.Un estudio de los sistemas naturales permite entender la relacin existente entre el ambiente y los seres vivos. Un ecosistema puede definirse como una unidad natural de partes vivientes e inertes, con interacciones mutuas para producir un sistema estable, en el cual el intercambio de sustancias y energa entre los organismos vivos y lo inerte es tipo circular. Un ecosistema puede ser tan grande como un ocano o un bosque, o tan pequeo como un acuario que contiene peces tropicales, plantas verdes y caracoles. Para calificarla de ecosistema, la unidad he de ser un sistema estable.Los ecosistemas no son entidades estticas, al contrario, mantienen un continuo proceso de transferencia de materia y energa. Ese flujo es ajustado y readaptado ante cualquier variacin del ambiente que incida sobre ellos Cadenas y niveles trficosSe denominanivel trficoenecologaa cada uno de los conjuntos de especies, o de organismos, de un ecosistema que coinciden por el lugar que ocupan en el flujo de energa y nutrientes, es decir, a los que ocupan un lugar equivalente en lacadena alimenticia.Lacadena trfica(delgriegothrophe, alimentacin) describe el proceso de transferencia de sustancias nutritivas a travs de las diferentes especies de una comunidad biolgica,en el que cada uno se alimenta del precedente y es alimento del siguiente. Tambin conocida comocadena alimenticiaocadena alimentaria, es la corriente deenergaynutrientesque se establece entre las distintasespeciesde unecosistemaen relacin con sunutricin.En una cadena trfica, cada eslabn (nivel trfico) obtiene la energa necesaria para la vida del nivel inmediatamente anterior; y el productor la obtiene a travs del proceso de fotosntesis mediante el cual transforma la energa luminosa en energa qumica, gracias al sol, agua y sales minerales. De este modo, la energafluye a travs de la cadena de forma lineal y ascendente.En este flujo de energa se produce una gran prdida de la misma en cada traspaso de un eslabn a otro, por lo cual un nivel de consumidor alto (ej: consumidor terciario) recibir menos energa que uno bajo (ej.: consumidor primario).Dada esta condicin de flujo de energa, la longitud de una cadena no va ms all de consumidor terciario o cuaternario.

Elementos de la cadena trficaEn unabiocenosiso comunidad biolgica existen: Productores primarios,auttrofos, que utilizando la energa solar (fotosntesis) o reacciones qumicas minerales (quimiosntesis), obtienen la energa necesaria para fabricar materia orgnica a partir de nutrientes inorgnicos que toman delairey delsuelo. Consumidores,hetertrofos, que producen sus componentes a partir de la materia orgnica procedente de otros seres vivos.Las especies consumidoras pueden ser, si las clasificamos por la modalidad de explotacin del recurso:Depredadoresypecoreadores: Organismos que ingieren el cuerpo de sus presas, entero o en parte. Esta actividad puede llamarse y se llama a veces predacin, pero es ms comn ver usado este trmino slo para la actividad de los carnvoros, es decir, los consumidores de segundo orden o superior.Descomponedoresydetritvoros: Los primeros son aquellos organismossaprtrofos, comobacteriasyhongos, que aprovechan los residuos por medio de digestin externa seguida de absorcin (osmotrofia). Los detritvoros son algunos protistas y pequeos animales, que devoran (fagotrofia) los residuos slidos que encuentran en el suelo o en los sedimentos del fondo, as como animales grandes que se alimentan de cadveres, que es a los que se puede llamar propiamentecarroeros.Parsitosycomensales: Los parsitos suelen a su vez tener sus propios parsitos, de manera que cada parsito primario puede ser la base de una cadena trfica especial de parsitos de distintos rdenes.

Ciclo Biogeoqumico: Se denomina ciclo biogeoqumico al movimiento de cantidades decarbono,nitrgeno,oxgeno,hidrgeno,calcio,sodio,azufre,fsforo,potasio, y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente (atmsfera, biomasa y sistemas acuticos) mediante una serie de procesos de produccin y descomposicin. En labiosferala materia es limitada de manera que su reciclaje es un punto clave en el mantenimiento de la vida en la Tierra; de otro modo, los nutrientes se agotaran y la vida desaparecera.Un elemento qumicoomolcula necesario para lavidade unorganismo, se llamanutrienteonutrimento. Los organismos vivos necesitan de 31 a 40 elementos qumicos, donde el nmero y tipos de estos elementos vara en cadaespecie.Los elementos requeridos por los organismos en grandes cantidades se denominan:1. Macronutrientes:carbono,oxgeno,hidrgeno,nitrgeno,fsforo,azufre,calcio,magnesioy potasio. Estos elementos y sus compuestos constituyen el 97% de la masa del cuerpo humano, y ms de 95% de la masa de todos los organismos.2. Micronutrientes. Son los 30 ms elementos requeridos en cantidades pequeas (hastatrazas):hierro,cobre,zinc,cloro,yodo,(oligoelementos).La mayor parte de las sustancias qumicas de latierrano estn en formas tiles para los organismos. Pero, los elementos y sus compuestos necesarios como nutrientes, son reciclados continuamente en formas complejas a travs de las partes vivas y no vivas de labiosfera, y convertidas en formas tiles por una combinacin de procesos biolgicos, geolgicos y qumicos.El ciclo de los nutrientes tiene lugar en los ciclos biogeoqumicos. Cabe destacar que los ciclos biogeoqumicos son ciclos activados directa o indirectamente por la energa solar; incluyen los del carbono, oxgeno, nitrgeno, fsforo, azufre y del agua (hidrolgico). As, una sustancia qumica puede ser parte de un organismo en un momento y parte del ambiente del organismo en otro momento. Por ejemplo, una molcula de agua ingresada a unvegetal, puede ser la misma que pas por el organismo de undinosauriohace millones de aos.Gracias a los ciclos biogeoqumicos, los elementos se encuentran disponibles para ser usados una y otra vez por otros organismos; sin estos ciclos los seres vivos se extinguiran por esto son muy importantes.El trmino ciclo biogeoqumico se deriva del movimiento cclico de los elementos que forman los organismos biolgicos (bio) y el ambiente geolgico (geo) e intervienen en un cambio qumico.Hay tres tipos de ciclos biogeoqumicos, que estn interconectados: Gaseoso. En elciclo gaseoso, los nutrientes circulan principalmente entre la atmsfera y los organismos vivos. En la mayora de estos ciclos los elementos son reciclados rpidamente, con frecuencia en horas o das. Los principales ciclos gaseosos son los del carbono, oxgeno y nitrgeno. Sedimentario. Tambin se estudian los ciclos biogeoqumicos de los contaminantes. Hidrolgico. Proceso de circulacin del agua entre los distintos compartimentos de la hidrsfera. Se trata de un ciclo biogeoqumico en el que hay una intervencin mnima de reacciones qumicas, y el agua solamente se traslada de unos lugares a otros o cambia de estado fsico.

DESCRIPCIN DE LOS CICLOS BIOGEOQUMICOS: AGUA, NITRGENO, FSFORO, CARBONO Y AZUFRE.

1. CICLO DEL AGUA

IMPORTANCIA DEL AGUA

El agua cubre las tres cuartaspartesdela superficie de la tierra, por lo que podemos afirmar que es el lquido ms comn de nuestro planeta.

Figura 01. Mapamundi. Fuente: http://www.onewayviajes.com/Mapamundi.jpg

A primera vista, pareciera que si el planeta Tierra est formado en su mayor parte de agua, este recurso seria inagotable, sin embargo el 97% de este recurso esta en los mares y no es apta para el consumo humano, la agricultura ni la industria.1 El 3% restante es agua dulce, de la cual las tres cuartas partes estn atrapadas como slido en las capas polares de hielo y en los glaciares; el resto se halla como aguas subterrneas o en los lagos; y una pequea cantidad (menos del 1%) circula a travs de la atmsfera en la forma de humedad, lluvia o nieve, pero esta pequea cantidad es continua y participa en un ciclo del agua que crea el fenmeno llamado clima.

En la siguiente figura, se puede apreciar de una manera esquemtica, las proporciones de agua a nivel mundial

Figura 02. Partes proporcionales de las fuentes de agua mundial. La cantidad principal consiste de agua salada, representada por los ocanos. El agua dulce mundial comprende menos del 3% del total; de ste, tres cuartas partes estn atrapadas en las capas de hielo polar y en los glaciares, el resto se halla en las aguas subterrneas o en los lagos. La atmsfera tiene una pequea cantidad de agua; sin embargo es de importancia vital para el clima de la tierra. Fuente: Ral N. Ondarza, Ecologa- El hombre y su ambiente,1993. Trillas).

El agua dulce disponible se distribuye regionalmente tal como se indica en la siguiente figura, en donde se muestra la relacin entre la disponibilidad de agua y la poblacin

Figura 03. Distribucin del agua dulce. Fuente: Sitio web de UNESCO-PHI (Oficina Regional de Ciencias para Amrica Latina y el Caribe). Citado en la pgina: http://www.snet.gob.sv/Documentos/agua2005.pdf

La disponibilidad global de agua versus la poblacin subraya las disparidades continentales y, en particular, la presin ejercida sobre el continente asitico, que alberga ms de la mitad de la poblacin mundial, con slo el 36 % de los recursos hdricos del mundo.

En Latinoamrica, el 60 % de las personas tiene agua de manera intermitentemente. Slo el 40 % obtiene el recurso permanentemente. Venezuela es uno de los pases ms ricos en recursos hdricos, la mayora de los cuales se encuentran concentrados al sur del ro Orinoco. El 85 % del agua superficial se produce en los estados Bolvar y Amazonas, mientras el restante 15 % se encuentra en el resto del pas. Esta distribucin no coincide con la ubicacin espacial de la poblacin que en su mayora est asentada en la regin norte-costera, lo cual crea problemas en la demanda del agua.

POR QU ES IMPORTANTE EL AGUA?

La vida en este planeta comenz en el agua y actualmente, donde quiera que encontremos agua lquida, la vida tambin se encuentra presente. Hay organismos unicelulares que viven en la nfima cantidad de agua que se adhiere aun grano de arena. Algunos tipos de algas se encuentran slo en las superficies inferiores en fusin de los tmpanos de hielos polares. Ciertas bacterias pueden tolerar el agua casi hirviente de las fuentes termales. En el desierto, las plantas cumplen un ciclo de vida completo, de semillas a flor a semilla, despus de un nico aguacero. En las selvas tropicales, el agua que se almacena en las hojas de las plantas forma un microcosmos, en el que una mirada de pequeos organismos crecen, desoven y mueren.

Las clulas, los espacios entre las clulas y la sangre estn formados principalmente de agua. En nuestro cuerpo, el plasma sanguneo, compuesto principalmente por agua, transporta gran cantidad de molculas que se disuelven y llegan a todas las clulas del cuerpo.

El agua inhibe o propaga diferentes reacciones qumicas, enzimticas o microbiolgicas, aumentando o reduciendo el valor nutritivo y la calidad de los alimento.

El 70% del cuerpo humano es agua, y aproximadamente se requiere de 1500 ml de agua diarios como mnimo, para realizar todas las funciones biolgicas adecuadamente.

Las fuentes de agua para el ser humano, son: los lquidos que se ingieren,el agua contenida en los alimentos (con una proporcin variable),el agua que se forma a travs de reacciones y combustin de alimentos.

Otra importantsima funcin del agua, es en la preparacin de alimentos, ya que sirve como medio para la transferencia de energa de la unidad de calentamiento al alimento, siendo muy buen conductor de calor. Tambin permite a travs de las propiedades de solucin y dispersin, realizar gran cantidad de preparaciones culinarias, todas ellas con diferentes cualidades sensoriales.

El agua es el principal agente de limpieza. El jabn, detergentes, etc. aumentan el poder limpiador del agua. Remueve polvo, partculas y microorganismos presentes.

PROPIEDADES DEL AGUA

Para comprenderpor qu el agua es tan extraordinaria y cmo, en consecuencia, puede desempear su papel nico y central, es necesario conocer cuales son sus propiedades

El agua es un compuesto formado por dos tomos de hidrgeno y uno de oxgeno unidos por un enlace covalente

Carga negativa

O

HH

Carga positiva

(a)

Figura 04. Molcula de agua (a) + y -se cancelan por lo que la molcula no tiene carga, (b) Como resultado de estas zonas positivas y negativas, cada molcula de agua puede formar puentes de hidrgeno

Posee un arreglo estructural particular, pues tiene un ngulo de casi 105 C entre cada tomo de hidrgeno. Tambin adquiere varias caractersticas importantes por el arreglo de cargas positivas y negativas entre el oxgeno y los dos tomos de hidrogeno. El oxgeno tienen ocho protones y el hidrogeno uno; los electrones son atrados por las cargas positivas de los protones por lo que estn ms tiempo movindose alrededor del oxgeno que del hidrgeno. Debido a esto, la molcula del agua adquiere una leve carga negativa cercana al oxgeno y cargas positivas en la regin de los hidrgenos. Esta diferencia de carga hace que el agua adquiera polaridad. Al ser una molcula polar, el rea positiva de una se juntar con la parte negativa de la otra y as sucesivamente; por tanto, el hidrogeno de una molcula de agua se unir al oxgeno de otra mediante un enlace de hidrgeno, que como es muy dbil, constantemente se rompe y se vuelve a formar. El enlace de hidrogeno tambin es importante en otros compuestos como protenas y ADN.

Polaridad del agua

Como se mencion anteriormente, la polaridad del agua se debe a la leve diferencia en carga positiva de los hidrgenos y negativa del oxgeno. Esta diferencia permite que el agua se una a otras sustancias polares y repele a molculas no polares.

Las molculas que se disuelven fcilmente en agua se conocen como hidroflicas. Las molculas de agua, a raz de su polaridad, excluyen activamente de la solucin a las molculas no polares. Las molculas excluidas de la solucin acuosa se conocen como hidrofbicas.

Ejemplo:

El agua y el aceite no se unen ya que la primera es polar y la segunda es no polar

Al baarnos las partes positivas y negativas de la molcula del agua se unen a las partes positivas y negativas de lo sucio y lo remueve del cuerpo. Lo mismo ocurre al lavar la ropa, solo que aqu en lo sucio difcil, como grasas y otras sustancias no polares, se usan detergentes y jabones que se unen a la sustancia no polar y la separan para que pueda ser arrastrada por el agua.

Capilaridad y tensin de superficie del agua

Otra caracterstica importante del agua es la capilaridad, que es su capacidad de moverse por espacios extremadamente pequeos. Esta capacidad se debe a dos propiedades: la cohesin y la adhesin. Los enlaces de hidrogeno que hay entre las molculas de agua hacen que stas se atraigan: podemos hacer una analoga y visualizar a los enlaces de hidrogeno como pequeas manos: con estas manos las molculas se sostienen y pueden unirse a las molculas que las rodean.

Ejemplo:En un vaso con agua las molculas estn unidas unas a otras por enlaces de hidrgeno. Esto se conoce como cohesin, que es la atraccin entre molculas iguales. Tambin hay un tipo de unin entra las molculas de agua y las paredes del vaso que se denomina adhesin, que es la unin de molculas distintas. Por tanto, la capilaridad de l agua es producto de la cohesin entre las molculas de agua y la adhesin al envase en que se encuentre.

U. C: Ingeniera Ambiental Unidad 1 : Principios de Ecologa

Prof.MsC. Ing. Iraima Trmpiz

La capilaridad es una caracterstica bsica para las plantas: Al observar las palmas de coco nos preguntamos como sube el agua a este fruto. Las palmas no tienen un sistema circulatorio, como los vertebrados, para mover lquidos dentro de su cuerpo. Dependen de varias fuerzas para subir el agua a partes tan elevadas. Dos de estas fuerzas son la capilaridad y la transpiracin

La cohesin del agua es responsable de la tensin de superficie: los insectos acuticos tiene la capacidad de caminar sobre el agua pues los enlaces de hidrogeno evitan que se rompa la capa superficial

Otra estrategia que utilizan algunos insectos acuticos es tener el exoesqueleto con una capa de aceite que les ayuda a mantenerse en la superficie pues repele el agua, es hidrofbica. Algunas de estas especies han desarrollado mecanismos fantsticos para usar el oxgeno disuelto en el agua y de esta forma permanecer sumergidos en el agua. Al zambullirse, la capa hidrofbica de aceite hace que se cree una burbuja de aire a su alrededor

Sugerencias

Si desea ampliar mas sus conocimientos sobre las propiedades del agua se recomienda la lectura de la Seccin 1. La unidad de la vida. Captulo 2. Agua. Helena Curtis ; N. Sue Barnes . 2001. Biologa. Editorial Mdica Panamericana. Espaa.

ACTIVIDADESAACCTTIIVVIIDDAADDEESS

INDIVIDUALES:

1.-Antes de iniciar el tema sobre la importancia del agua, realiza la lectura EL AGUA COMO ELEMENTO VITAL EN EL DESARROLLO DEL HOMBRE disponible en :http://www.observatoriomercosur.org.uy/libro/el_agua_como_elemento_vital_en_el_desarrollo_del_hombre_17.php2.- Analiza y escribe la problemtica que plantea este artculo y cul es la importancia que tiene el agua. 3.- Realiza un breve anlisis donde describas la problemtica del agua que enfrenta una comunidad en particular de tu Municipio. Qu propones para mejorar? Cmo ingeniero Cul sera tu aporte?

GRUPALES:1.- Busca ms informacin sobre la importancia del agua y lleva material para ser discutido en clases.2.- Forma grupos de tres o cuatro estudiantes y discute sobre la importancia del agua (utiliza el material que llevaras a tu clase)3.- Realiza una lista de los diferentes usos que se le dan a este preciado lquido 4.- Elabora una lista de propuestas y acciones para conservar el agua

COMUNITARIAS:1.- Investiga en tu comunidad cules son las fuentes disponibles de agua (dulce y/o salada) y realiza un diagnstico de las mismas. En qu condiciones se encuentran?2.- Responde las siguientes preguntas: toda la poblacin dispone de agua?

Qu medidas se pueden tomar para que todos tengamos acceso a este vital lquido?La comunidad tiene conocimiento de la importancia del agua para los seres vivos y los mltiples usos que le damos?qu pasara si no contramos con este preciado lquido?

CICLO DEL AGUA - DESCRIPCIN

La atmsfera, ocanos y continentes, principales reservorios del agua, as como los ros, las nubes y la lluvia, estn en constante cambio, o dicho de otra manera, en una circulacin contina:

E agua de la superficie se evapora, el agua de las nubes se precipita, la lluvia se filtra por la tierra, etc. A esta serie de cambios que determinan la circulacin y conservacin del agua en la tierra se le llama ciclo hidrolgico, o ciclo del agua, el cual es mantenido por la energa radiante del sol y por la fuerza de la gravedad.

Figura 05 . Ciclo Hidrolgico. Fuente: Ral N. Ondarza, Ecologa- El hombre y su ambiente,1993. Trillas).

El ciclo hidrolgico, como tal, se define como la secuencia de fenmenos por medio de los cuales el agua pasa de la superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmsfera y regresa en sus fases lquida y slida.

Veamos de manera detallada los distintos pasos de este proceso. El ciclo del agua comienza con la evaporacin del agua desde la superficie del ocano u otros cuerpos de agua superficiales como lagos y ros. A medida que se eleva el vapor, el aire humedecido se enfra y se transforma en agua, luego de haber recorrido distancias que pueden sobrepasar los 1000 km; a este fenmeno se le llama condensacin.

El agua condensada da lugar a la formacin de nieblas y nubes. Cuando las gotas de agua caen por su propio peso, se presenta el fenmeno denominado precipitacin. Esto es, si en la atmsfera hace mucho fro, el agua se precipita en su fase slida, es decir, como nieve o granizo, con una estructura cristalina, en el caso de la nieve, y con estructura granular, en el caso del granizo. En cambio, cuando la temperatura de la atmsfera es ms bien clida, el agua se precipita en su fase lquida, o sea, en forma de lluvia. La precipitacin incluye tambin el agua que pasa de la atmsfera a la superficie terrestre por condensacin del vapor de agua, que es a lo quecomnmente llamamos roco, o por congelacin del vapor, las famosas heladas, y por intercepcin de las gotas de agua de las nieblas, lo que podemos apreciar cuando encontramos nubes que tocan el suelo o el mar.

El agua que se precipita en tierra puede tener varios destinos. Una parte ser aprovechada por los seres vivos. Otra, es devuelta directamente a la atmsfera por evaporacin; una porcin ms se escurre por la superficie del terreno, lo que se conoce como escorrenta superficial, concentrndose en surcos, originando as las lneas de agua, por donde fluir hasta llegar a un ro, un lago o el ocano. Por otro lado, el escurrimiento subterrneo, especialmente cuando se da a travs de medios porosos, ocurre con gran lentitud y sigue alimentando los cursos de agua mucho despus de haber terminado la precipitacin que le dio origen. As, los cursos de agua alimentados por capas freticas presentan caudales ms regulares.

El agua restante se infiltra, esto es, penetra en el interior del suelo formando capas de agua subterrnea; a eso se le conoce como percolacin.

El agua infiltrada puede volver a la atmsfera por evapotranspiracin, o bien, puede alcanzar la profundidad de las capas freticas. Tanto el escurrimiento superficial como el subterrneo van a alimentar los cursos de agua que desaguan en lagos y en ocanos y, en algn momento, toda esta agua volver nuevamente a la atmsfera, debido principalmente a la evaporacin. Por eso se dice que la cantidad total de agua que existe en la tierra (en sus tres fases: slida, lquida y gaseosa), se ha mantenido constante desde la aparicin de la humanidad.

El trmino de evapotranspiracin se emplea cuando hablamos de la cantidad de agua que se mueve en conjunto por medio de los procesos de evaporacin y transpiracin. A continuacin hablaremos de dichos procesos.

Al evaporarse, el agua deja atrs muchos de los elementos que la contaminan o la hacen no apta para beber (sales minerales, qumicos, desechos). Por eso se dice que el ciclo del agua nos entrega un elemento puro.

Existe tambin otro proceso purificador del agua, y que forma parte de este ciclo, se trata de la transpiracin de las plantas. Las races de las plantas absorben el agua, la cual se desplaza hacia arriba a travs de los tallos o troncos, movilizando consigo los elementos que necesita la planta para nutrirse. Al llegar a las hojas y flores, se evapora hacia el aire en forma de vapor de agua. Este fenmeno es la transpiracin.

La sublimacin, definida como el paso directo del agua slida a vapor de agua, es otro medio por el cual el agua se mueve dentro del ciclo. Sin embargo, la cantidad de agua movida por este fenmeno es insignificante en relacin a las cantidades movidas por evaporacin y por transpiracin, cuyo proceso conjunto se denomina evapotranspiracin.

La energa solar es la fuente de energa trmica necesaria para el paso del agua desde las fases lquida y slida a la fase de vapor, y tambin es el origen de las circulaciones atmosfricas que transportan el vapor de agua y mueven las nubes. La fuerza de gravedad da lugar a la precipitacin y al escurrimiento.

El calentamiento de las regiones tropicales debido a la radiacin solar provoca la evaporacin continua del agua de los ocanos, la cual es transportada bajo forma de vapor de agua por la circulacin general de la atmsfera, a otras regiones.

Durante la transferencia, parte del vapor de agua se condensa debido al enfriamiento y forma nubes que originan la precipitacin. El regreso a las regiones de origen resulta de la accin combinada del escurrimiento proveniente de los ros y de las corrientes marinas.

El ciclo hidrolgico puede ser visto, en una escala planetaria, como un gigantesco sistema de destilacin, extendido por todo el planeta. Adems, el ciclo hidrolgico es un agente modelador de la corteza terrestre debido a la erosin y al transporte y deposicin de sedimentos por va hidrulica, condicionando as la cobertura vegetal y, de una forma ms general, la vida en la tierra.

ALTERACIONES POR VA NATURAL Y ANTRPICA DEL CICLO DEL AGUA

La fragilidad del medio acutico deriva, entre otras razones, de su elevado poder disolvente para una amplia gama de productos de desecho, a la vez que es un vehculo excelente para la evacuacin de materiales de muy diversa ndole, tanto en estado slido como en lquido o gaseoso, bien sea en suspensin, disolucin o flotacin.

Las aguas continentales, tanto las superficiales como las subterrneas, se convierten en el medio a travs del cual se realiza el drenaje de restos de la degradacin del medio, ocasionados bien por causas naturales, como son los productos de la erosin o la disolucin de materiales de la corteza terrestre; por la descomposicin de los seres vivos, o por causas antropognicas como producto de las actividades humanas.

Las aguas superficiales son los colectores de multitud de sustancias procedentes de la superficie o incluso de las aguas sublveas; muchas de estas materias se degradan en el propio medio acutico, pero otras son transportadas hasta la desembocadura sin experimentar modificaciones sustanciales en su composicin. De esta forma, en definitiva, el mar y en menor medida los lagos o embalses se convierten en depsitos de contaminantes de naturaleza diversa.

Todo ello significa, por tanto, una interferencia en el ciclo hidrolgico que puede realizarse de diversas formas, que implican a corto o largo plazo una alteracin del comportamiento del sistema hdrico, y afectan tanto a la calidad como a la cantidad de los recursos disponibles. Las obras hidrulicas construidas para llevar a cabo la regulacin de caudales, las extracciones de aguas sublveas, los vertidos en los cauces, etc., son ejemplos de acciones directas; mientras que los cambios de uso del suelo, la urbanizacin, el cultivo de nuevas superficies, etc., sonacciones que indirectamente intervienen, asimismo, en el ciclo hidrolgico por cuanto afectan a la dinmica del agua en la corteza terrestre.

Las consecuencias de la degradacin del medio acutico se manifiestan fundamentalmente de dos formas: prdida de la calidad intrnseca o natural y la disminucin o agotamiento de los recursos. Los resultados son semejantes, puesto que en ambos casos pueden provocar un dficit de los caudales disponibles.

CICLO DEL CARBONO

El carbono es la unidad bsica de construccin de la materia orgnica que constituye los tejidos de los seres vivos. Los sistemas vivos incorporan gracias a la fotosntesis parte del dixido de carbono presente en la atmsfera y lo convierten en compuestos orgnicos. Estos compuestos se degradan nuevamente por la respiracin celular en dixido de carbono y agua (Schlesinger 2000).Parte de los carbohidratos producidos en la fotosntesis son usados por los propios organismos fotosintetizadores ya que las plantas consumen carbohidratos y como consecuencia del proceso respiratorio liberan dixido de carbono desde sus races al suelo y desde sus hojas a la atmsfera. Otra parte de los carbohidratos es utilizada por los animales que se alimentan de plantas vivas y de algas.Las geosferas participantes en el ciclo son: atmsfera, litosfera, hidrosfera y biosfera.

El principal reservorio de carbono es la litosfera debido a los yacimientos de petrleo y carbono que se encuentran debajo de la superficie terrestre.

Por el contrario, el dixido de carbono se encuentra en la atmsfera en muy baja proporcin (0,03 %) del total de gases. Sin embargo tiene una funcin importante ya que este gas a diferencia de los otros componentes de la atmsfera, absorbe calor de los rayos solares.

DESCRIPCIN DEL CICLO DEL CARBONOLos procesos implicados en el ciclo del carbono son:

1) respiracin: Es la etapa que requiere oxigeno en la degradacin y la liberacin de energa a partir de molculas de combustible (Curtis 2001). Es la oxidacin de los productos finales de la gluclisis con almacenamiento de de mucha energa en el ATP (Purves 2001).

2) fotosntesis: Es la conversin de energa luminosa en energa qumica que tienen lugar en los cloroplastos de las clulas eucariticas (algas y plantas) o en los tilacoides y el protoplasma de las de las clulas procariticas (Curtis 2001). Procesos metablicos llevados a cabo por las plantas verdes por las cuales la luz visible es atrapada y se utiliza la energa para sintetizar compuestos como ATP y glucosa (Purves 2001).

3) combustin: La reaccin de combustin se basa en la reaccin qumica exotrmica de una sustancia (o una mezcla de ellas) denominada combustible, con el oxgeno. Como consecuencia de la reaccin de combustin se tiene la formacin de una llama. Dicha llama es una masa gaseosa incandescente que emite luz y calor.

4) meteorizacin: Es el proceso de alteracin, degradacin, desintegracin, descomposicin o desgaste (fsico o qumico) de los materiales que se encuentran a la intemperie, dando origen apartculas muy pequeas (materiales sueltos) que se conocen con el nombre de sedimentos.

5) disolucin: Son mezclas homogneas, es decir, que lassustancias que la conforman ocupan una sola fase, y presentan una distribucin regular de sus propiedades fsicas y qumicas, por lo tanto al dividir la disolucin en n partes iguales o distintas, cada una delasporcionesarrojarlasmismaspropiedadesfsicasyqumicas. 6) sedimentacin: Es el proceso mediante el cual se mezclan con el agua partculas desprendidas del terreno, partculas de superficies pavimentadas y partculas de desechos de actividades humanas; y su deposicin en los cuerpos de agua y estructuras relacionadas.

7) asimilacin: Es la conversin de nutrientes dentro de los tejidos vivos. Metabolismo constructivo.

A continuacin se presenta una breve descripcin del Ciclo del Carbono:

El carbono es un elemento. Forma parte de los ocanos, del aire, las rocas, suelos y seres vivos. El carbono no permanece en un mismo lugar. Siempre est en movimiento!.

El carbono va de la atmsfera hacia las plantas.En la atmsfera, el carbono es parte del oxgeno en forma de un gas llamado bixido de carbono (CO2). Con ayuda del Sol, mediante el proceso conocido como fotosntesis, el bixido de carbono es extrado del aire y se convierte en alimento para las plantas en forma de carbohidratos.El carbono va de las plantas a los animales. Mediante las cadenas alimentarias, el carbono de las plantas va hacia losanimales que se alimentan de ellas. Los animales que se alimentan de otros animales tambin obtienen el carbono a travs de ellos.El carbono va desde plantas hacia animales y hacia el suelo..Cuando una planta muere, con la ayuda de madera y hojas, el carbono en ellas sedescompone en el suelo. Parte de la materia descompuesta queda enterrada y, tras millones y millones de aos, se convierte en combustible fsil.El carbono va desde los seres vivos hacia la atmsfera.Cada vez que exhalas, ests liberando gas de bixido de carbono (CO2) hacia la atmsfera. Los animales y las plantas de deshacen del gas de bixido de carbono mediante el proceso conocido como respiracin.Cuando el combustible es quemado, el carbono en forma de combustible fsil va hacia la atmsfera.Cuando los seres humanos queman combustible fsil para dar energa a sus fbricas, plantas elctricas, automviles y camiones, la mayora del carbono penetra la atmsfera rpidamente en forma gas bixido de carbono. Cada ao, cinco mil quinientos millones de toneladas de carbn son liberadas en forma de combustible de fsiles quemados. Esto equivale al peso de 100 millones de elefantes africanos!. De la gran cantidad de carbono que liberan los combustibles, 3.3 mil millones de toneladas penetran la atmsfera, y la mayora del resto queda disuelta en el agua de mar.El carbono se mueve desde la atmsfera hacia los ocanos.Los ocanos y otros cuerpos de agua absorben algo del carbn de la atmsfera. El carbono se disuelve en el agua. Los animales marinos usan al carbono para crear el material de sus esqueletos y caparazones.

El bixido de carbono es un gas invernadero que atrapa al calor que hay dentro de la atmsfera. Sin este y otros gases invernadero, la Tierra sera un lugar helado. Pero los seres humanos han quemado tanto combustible que hay aproximadamente 30% ms bixido de carbono en el aire de hoy que hace 150 aos. De acuerdo a la informacin obtenida de las capas de hielo, la atmsfera no haba contenido una cantidad tal de carbono desde hace aproximadamente 420 000 aos. El reciente aumento en los gases invernadero en nuestra atmsfera, como el bixido de carbono, est haciendo que nuestro planeta se caliente ms.

ACTIVIDADES

INDIVIDUALES

1-Seale en que parte de la estructura de los seres vivos est presente el carbono2- Seale en que formas es utilizado el carbono por los seres vivos: a) productores primariosb) consumidores primarios c) consumidores secundarios d) consumidores terciarios e) detritvorosf) descomponedores

ALTERACIONES DEL CICLO DEL CARBONO POR CAUSAS ANTRPICAS

A travs de la quema de combustibles fsiles y otras actividades los seres humanos hemos alterado el ciclo global del carbono produciendo un aumento de dixido de carbono atmosfrico hasta niveles que no se haban dado durante la historia evolutiva de la mayora de las especies que viven en el planeta (Schlesinger 2000). Segn Mihelcic (2002) la liberacin de dixido de carbono por la combustin de combustibles fsiles (un tipo de respiracin cultural) es de inters debido a su contribucin potencial a los cambios del clima mundial (efecto invernadero y calentamiento global).Desde 1850 la concentracin de dixido de carbono en la atmsfera ha ido creciendo de modo cada vez ms alarmante debido a nuestra irresponsabilidad en el empleo de los recursos naturales: el uso a gran escala de combustibles fsiles y lea, la roturacin de las reas boscosas y selvticas han producido una duplicacin de la concentracin de dixido de carbono. Este aumento acarrear inevitablemente un aumento significativo de las temperaturas medias de la atmsfera dentro de los prximos 10 aos. Se calcula que para el ao 2040 habr un aumento promedio anual de aproximadamente 2 C y para 2100 un aumento promedio anual de 5 C. Las consecuencias que estos inciertos incrementos en la temperatura pueden generar tanto sobre las caractersticas fsicas de la superficie del planeta como sobre la fauna y la flora son an poco claras. En algunas partes del mundo pueden alargarse las estaciones de crecimiento y aumentar las precipitaciones y en conjugacin con el aumento en los niveles del dixido de carbono disponible para las plantas, haber ms productividad agrcola. En otras partes del mundo, sin embargo, se precisa que las precipitaciones se reducirn significativamente disminuyendo los rendimientos de los cultivos; en tanto que en las reas ya ridas se acelerar la expansin de los desiertos. La mayora de los bilogos estn ciertamente preocupados porque aunque no se conocen bien las consecuencias para nosotros o para otros organismos es claro que este cambio tendr un efecto negativo sobre la vida en la tierra y sobre nosotros mismos (Suplee 1998).

ACTIVIDADES

GRUPALES:1- Segn lo explicado anteriormente y segn la lectura anterior realice un ensayo (grupos de 3) de mximo 1 pgina sobre los efectos del incremento antrpico de dixido de carbono en la atmsfera, haciendo nfasis en los efectos sobre la salud y las actividades (econmicas, sociales, etc.) de los seres humano

OTRAS DEFINICIONES IMPORTANTES EN ECOLOGA

HOMEOSTASISDE SISTEMAS(delgriegohomo que significa "similar" yestasis que significa "estado", ("estabilidad")es una propiedad de losorganismosvivos que consiste en su capacidad de mantener una condicin internaestable(en la que su estado permanece casi invariante en el tiempo) compensando los cambios que se producen en su entorno mediante el intercambio regulado de materia y energa con el exterior (metabolismo), La homeostasis es una forma de equilibrio dinmico posible gracias a una red de sistemas de control realimentados que constituyen los mecanismos deautorregulacinde los seres vivos.Hace referencia al carcter adaptativo de los sistemas ante cualquier estimulo, cambio o influencia externa.

POBLACIN Esta consiste en un grupo de individuos de la misma especie en una zona concreta al mismo tiempo. Para la demografa, centrada en el estudio estadstico de laspoblaciones humanas, la poblacin es un conjunto renovado en el que entran nuevos individuos -pornacimientooinmigracin- y salen otros -pormuerteoemigracin, La poblacin total de un territorio o localidad se determina por procedimientos estadsticos y mediante elcenso de poblacin. Cada poblacin es genticamente distinta hasta cierto punto de otras poblaciones de la misma especie. Tienen un tamao y unas tasas de nacimiento, de defuncin y por tanto de crecimiento de la poblacin.ATRIBUTOS DE LAS POBLACIONESLas poblaciones son sistemas ecolgicos constituidos por individuos pertenecientes a una misma especie que intercambian material gentico; su estudio se conoce en general como ecologa de poblaciones o demoecologa cuyos principios bsicos siguen los de la demografa, trmino que se aplica por tradicin al estudio de poblaciones humanas. Son atributos emergentes de las poblaciones; entre otros.ATRIBUTOS ESTRUCTURALES DE LA POBLACINCantidad.La poblacin est conformada por una cantidad de organismos en un momento dado; tal cantidad puede expresarse de diversas formas, la ms habitual de ellas densidad, ya que es difcil hacer censos completos. La densidad indica la cantidad de la poblacin por unidad de rea o volumen; la cantidad, dependiendo del tipo de organismos puede darse en nmeros (generalmente con animales), biomasa o cobertura (en vegetales), por Ej.Distribucin espacial.Los individuos de la poblacin se distribuyen en el espacio siguiendo patrones identificables: amontonados, al azar, uniformemente, etc.; tales distribuciones responden a condiciones biticas o abiticas y son describibles matemticamente.Composicin.La poblacin est compuesta por individuos clasificables u ordenables segn, por ejemplo: edades, sexos, tamaos. En cada momento de su historia una poblacin tiene una estructura de estas, susceptible de ser descrita con precisin e interpretada ecolgicamente.

Prof. MsC. Ing. Iraima Trmpiz