tema 1. conceptos ecológicos

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Tecnología de Medio Ambiente y Sostenibilidad I Grado en Ingeniería Técnica Industrial BLOQUE I: ECOLOGÍA Y SOSTENIBILIDAD Tema 1: Conceptos ecológicos

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Page 1: Tema 1. conceptos ecológicos

Tecnología de Medio Ambiente y Sostenibilidad I Grado en Ingeniería Técnica Industrial

BLOQUE I: ECOLOGÍA Y SOSTENIBILIDAD

Tema 1: Conceptos ecológicos

Page 2: Tema 1. conceptos ecológicos

ÍNDICE

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el ecosistema

Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación

Page 3: Tema 1. conceptos ecológicos

1. Introducción

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

Los sistemas vivos naturales proporcionan a la humanidad un conjunto de servicios

indispensables e irreemplazables que mantienen la vida en la Tierra, incluyendo:

Recursos directos: alimentos, medicinas, materiales,…

Servicios funcionales: mantenimiento de la mezcla apropiada de gases en

la atmósfera, generación y preservación de suelos, ciclos de nutrientes,…

Así, no solo la humanidad es dependiente del medio vivo, sino que la totalidad del

planeta depende del mantenimiento del medio natural y de la interacción entre

los organismos vivos y los componentes físico – químicos del mismo.

Para el desarrollo de las sociedades se emplean y manipulan recursos físicos y

agua, que modifican la topografía de los sistemas terrestres y acuáticos, creando

nuevos escenarios físicos en los cuales deben existir y funcionar los organismos

vivos.

Page 4: Tema 1. conceptos ecológicos

1. Introducción

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

Es, por tanto, de vital importancia mantener los componentes físicos y químicos

(abióticos) del planeta en armonía con el componente biológico de los organismos

vivos para el bienestar de la especie humana, y del planeta en su conjunto.

Bióticos Abióticos

Medio Natural

Page 5: Tema 1. conceptos ecológicos

2. El valor del ambiente

Introducción

El valor del

ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

Los recursos naturales pueden ser:

Renovables: energía solar o eólica, ciclos biológicos y biogeoquímicos

(ciclo del agua o del carbono), bosques talados y replantados, poblaciones

de animales y plantas con caza, pesca y recolección controlada

No renovables: combustibles fósiles, minerales, maderas taladas sin

replantar, vegetales o animales exóticos, animales o plantas sin

recolecciones controladas

Abstractos: animales, plantas y el paisaje natural como parte de los

parajes empleados en actividades de ocio y turismo

Los recursos no renovables son finitos, mientras que los otros dos tipos son

efectivamente infinitos, siempre que no sean sobreexplotados o dañados.

No solo energéticos

Page 6: Tema 1. conceptos ecológicos

2. El valor del ambiente

Introducción

El valor del

ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

Las decisiones respecto a la fabricación/puesta en marcha de ciertos proyectos de

ingeniería dependen en gran medida de factores económicos, aunque es necesario

llevar a cabo también una auditoría ambiental, es decir, un recuento de las

especies existentes en la zona y que podrían verse afectadas por dicho proyecto.

Las acciones humanas provocan efectos colaterales sobre el medio natural o

social. Mientras los efectos perseguidos suelen ser positivos (obtención de

recursos, generación de riqueza), los efectos secundarios pueden ser positivos o,

más a menudo, negativos.

Aspectos ambientales

Aspectos económicos

Page 7: Tema 1. conceptos ecológicos

2. El valor del ambiente

Introducción

El valor del

ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

La Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) es el análisis de las consecuencias

predecibles de una determinada acción. La Declaración de Impacto Ambiental

(DIA) es la comunicación previa de las consecuencias ambientales predichas por la

evaluación, que las leyes ambientales exigen bajo ciertos supuestos.

La Evaluación del Impacto Ambiental es el procedimiento administrativo que

sirve para identificar, prevenir e interpretar los impactos ambientales que

producirá un proyecto en su entorno en caso de ser ejecutado, con el fin de que la

administración competente pueda aceptarlo, rechazarlo o modificarlo. El

propósito de la evaluación ambiental es asegurar al planificador que las opciones

de desarrollo bajo consideración sean ambientalmente adecuadas y sostenibles, y

que toda consecuencia ambiental sea reconocida pronto en el ciclo del proyecto y

tomada en cuenta para el diseño del mismo.

Page 8: Tema 1. conceptos ecológicos

2. El valor del ambiente

Introducción

El valor del

ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

Se entiende por impacto ambiental el efecto que produce una determinada

acción sobre el medio en sus distintos aspectos. Pueden clasificarse por su efecto

en el tiempo en cuatro grupos:

Irreversible: Es aquel impacto cuya trascendencia en el medio es de tal

magnitud que es imposible revertirlo a su estado original (minería a cielo

abierto).

Temporal: Es aquel impacto cuya magnitud no genera mayores

consecuencias y permite al medio recuperarse en el corto plazo hacia su

línea de base original.

Reversible: El medio puede recuperarse a través del tiempo, ya sea a

corto, mediano o largo plazo, no necesariamente restaurándose a la línea de

base original.

Persistente: Las acciones o sucesos practicados al medio ambiente son de

influencia a largo plazo, y extensibles a través del tiempo (vertido tóxico

sobre algún medio).

Page 9: Tema 1. conceptos ecológicos

2. El valor del ambiente

Introducción

El valor del

ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

La biodiversidad no implica solo una colección de especies: el medio natural es un

complejo ordenado con especies armónicamente coadaptadas, con poblaciones de

diferentes especies que forman comunidades. Estas comunidades se combinan para

formar paisajes, que unidos entre sí culminan en la biodiversidad global.

Biosfera

Individuos (especie)

Población

Comunidades

Paisajes

Biodiversidad

Page 10: Tema 1. conceptos ecológicos

2. El valor del ambiente

Introducción

El valor del

ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

La biodiversidad es un recurso básico que actúa como un sistema de apoyo a la

vida humana. La formación del suelo, la degradación de residuos, la purificación

del aire y el agua, los ciclos de nutrientes, la absorción de energía solar y el

mantenimiento de los ciclos biogeoquímicos e hidrológicos dependen todos de las

plantas y animales. Los sistemas biológicos naturales son la culminación de

millones de años de evolución, y mantienen los procesos ecológicos en marcha.

No todas las especies juegan un papel igual de importante: algunas especies son

clave, mientras que otras actúan como soporte. En todo caso, los ecosistemas son

muy complejos y dinámicos. Aun así, la eliminación de una especie puede conducir

a efectos indirectos, de forma que todo un sistema se empobrece o, incluso, se

destruye. Una biodiversidad reducida debilita los servicios que prestan los

sistemas ecológicos frente a alteraciones y ciclos de nutrientes.

Pueden reconocerse tres clases de pérdidas de recursos biológicos:

Disminución de especies que fueron comunes

Extinción de una especie a nivel local o global

Ruptura del ecosistema

Page 11: Tema 1. conceptos ecológicos

2. El valor del ambiente

Introducción

El valor del

ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

El concepto “sostenibilidad” describe cómo los sistemas biológicos se mantienen

diversos y productivos con el transcurso del tiempo. Se refiere al equilibrio de una

especie con los recursos naturales de su entorno. Por extensión, se aplica a la

explotación de un recurso por debajo del límite de renovación del mismo. Desde

la perspectiva de la prosperidad humana y según el Informe Brundtland (1987), la

sostenibilidad consiste en satisfacer las necesidades de la actual generación sin

sacrificar la capacidad de futuras generaciones de satisfacer sus propias

necesidades.

Cuando se excede el límite de la

sostenibilidad, es más fácil seguir aumentando la insostenibilidad que volver a ella.

Page 12: Tema 1. conceptos ecológicos

3. Procesos en el ecosistema

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

El flujo de energía y los ciclos de nutrientes son esenciales para la supervivencia y el

mantenimiento del medio biótico, pues actúan como vías de enlace entre las

diferentes categorías de los medios bióticos y abióticos que conforma un ecosistema.

Ecosistema

Medio abiótico

Litosfera

Hidrosfera

Atmósfera

Población

Comunidad

Individuos

Población

Medio biótico

Individuos

Individuos

Comunidades

Flujo de energía

Ciclos de nutrientes

Page 13: Tema 1. conceptos ecológicos

3. Procesos en el ecosistema

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

El flujo de energía es una de las interacciones más importantes entre los

organismos vivos y su ambiente: se trata de la provisión de alimento. Esto

implica no solo el suministro de energía para sobrevivir sino también de materia

prima para la construcción de los tejidos celulares para la reproducción de la

especies. La fuente última de energía para la vida es la radiación solar; lo que

permite realizar trabajo es el cambio de esa radiación a calor.

En los ecosistemas, una parte de la energía de la luz se transforma en energía

química, que se almacena mediante la materia orgánica viva o muerta

(compuestos basados en C).

Existen, básicamente, dos fuentes de energía:

Autótrofa: se lleva a cabo por las plantas verdes en presencia de luz

(fotosíntesis)

Heterótrofa: la energía química se importa como materia orgánica que se

originó de la producción primaria en algún otro ecosistema.

Page 14: Tema 1. conceptos ecológicos

3. Procesos en el ecosistema

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

La fotosíntesis

Todas las plantas verdes crean su propio alimento mediante una compleja serie de

reacciones químicas impulsadas por la radiación solar (clorofila). Estos pigmentos

sintetizan moléculas orgánicas ricas en energía, como la glucosa, que contienen

energía química, con liberación de oxígeno:

La fotosíntesis solo tiene lugar a la luz del día, en las hojas y tallos verdes. Solo se

emplea la luz del espectro visible (≈ 5 % del total de radiación solar disponible).

La glucosa producida se puede almacenar como sustancia rica en energía en forma

de almidón o puede combinarse con otras moléculas de azúcares para formar

hidratos de carbono más complejos, como la celulosa.

Las plantas también necesitan otros nutrientes (N, P, Mg…), que pueden obtener

del suelo; en el caso del nitrógeno, este se puede obtener del suelo o de la

atmósfera, con ayuda de bacterias que viven en sus raíces (trébol). Estas

sustancias, junto a la glucosa, se estructuran en sustancias más complejas (grasas,

proteínas y ácidos nucleicos), que se emplean en la formación de tejidos

celulares.

Page 15: Tema 1. conceptos ecológicos

3. Procesos en el ecosistema

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

La respiración

Cuando un organismo necesita energía se produce la respiración, que consiste en

la rotura de una molécula de glucosa en presencia de oxígeno:

energíaCOOHOOHC smetabólicaenzimas 2226126 666

Page 16: Tema 1. conceptos ecológicos

3. Procesos en el ecosistema

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

La producción primaria y secundaria

La producción de materia orgánica por las plantas se denomina producción primaria.

Los autótrofos fabrican su propio alimento, mientras que los heterótrofos dependen

de los productores como fuente primaria de alimento.

La energía química producida por los productores de tejidos primarios y los nutrientes

empleados por las plantas pasan a una “cadena de consumidores” (cadena

alimenticia), aprovisionando a cada eslabón de la cadena de energía y nutrientes.

Cada población consumidora utiliza la energía del alimento consumido para vivir y

respirar, y la energía restante se emplea en producir nueva biomasa mediante el

crecimiento y la reproducción. Esta producción de nueva biomasa se denomina

producción secundaria.

Las plantas y los animales producen también materia orgánica residual, que pasa a ser

una nueva fuente de alimento para grupos de organismos consumidores.

Así, la energía fluye desde un nivel trófico de la cadena alimenticia al siguiente, pero

en cada etapa de transferencia intervienen las leyes de la termodinámica, y se pierde

energía del sistema.

Page 17: Tema 1. conceptos ecológicos

3. Procesos en el ecosistema

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

La pirámide de energía

energíaCOOHOOHC smetabólicaenzimas 2226126 666

Page 18: Tema 1. conceptos ecológicos

3. Procesos en el ecosistema

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

Asociado al flujo de energía a través de las cadenas alimenticias en los

ecosistemas se encuentra el ciclo de los nutrientes: aminoácidos, minerales,

azúcares, sales y vitaminas. Los nutrientes pasan de un organismo a otro durante

la alimentación.

Page 19: Tema 1. conceptos ecológicos

3. Procesos en el ecosistema

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

Cadena de alimentación del reductor

Sobre la tierra, la mayoría de la descomposición tiene lugar en el suelo, mientras

que en los sistemas acuáticos se produce en los sedimentos en el fondo de las

masas de agua. Las cadenas alimenticias de los reductores se basan en los

detritos (organismo muertos, hojas… no digeridos, y productos residuales del

metabolismo). Los consumidores iniciales ingieren y digieren parcialmente estos

detritos, rompiendo en cierta medida la materia orgánica y extrayendo algo de

energía, tras lo que se expulsa el resto de materia orgánica, de forma más simple.

Estos residuos los emplea la siguiente población, repitiendo el proceso. La ruptura

final de la materia orgánica en sus constituyentes inorgánicos (C, N, P…) se

realiza por las bacterias. En cada etapa se extrae energía y los organismos

respiran, de manera que la energía fluye a lo largo de estas cadena alimenticias

de reductores.

Page 20: Tema 1. conceptos ecológicos

3. Procesos en el ecosistema

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

Los ciclos biogeoquímicos

La energía y los nutrientes pueden transferirse a y desde un ecosistema a otro: el

movimiento de productos y elementos químicos tiene lugar a escala global dentro

de la biosfera, como si se tratara de un gran ecosistema. Todas las partes de los

sistemas ecológicos están relacionados por los ciclos biogeoquímicos.

Fase orgánica: los nutrientes pasan rápidamente a través de las

comunidades bióticas por vía de las cadenas alimenticias.

Fase inorgánica: las reservas de todos los nutrientes son externas a las

cadenas alimenticias

• Fase sedimentaria: interacción con tierra y rocas. Es un movimiento

lento, resultado natural de actividades geológicas.

• Fase atmosférica: forma parte de algunos ciclos (N y C).

• Reserva acuática

Page 21: Tema 1. conceptos ecológicos

3. Procesos en el ecosistema

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y adaptación

Los ciclos biogeoquímicos: el ciclo del carbono

El carbono entra a la cadena alimenticia por medio de las plantas; pasa a través de la

cadena trófica y se libera de nuevo como CO2 en la respiración; este CO2 es de nuevo

reutilizado por las plantas. Existe acumulación de carbono en sedimentos. Debido al uso

de combustibles fósiles, este se ha desbalanceado, acelerando la tasa de movimiento

de carbono hacia la fase atmosférica (liberación de CO2) efecto invernadero

Page 22: Tema 1. conceptos ecológicos

4. Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y

adaptación

Cada especie no se encuentra en cualquier parte del mundo, es decir, existe una

distribución desigual de los organismos.

En el medio hay diferentes factores que pueden afectar a los organismos:

Condiciones: factores físicos y químicos (luz, pH, temperatura…)

Recursos: factores que el organismo utiliza (alimento, agua…)

Interacción: presencia de otros organismos (predadores, competidores…)

Para vivir y prosperar en una situación dada, cada especie debe tener los recursos y

condiciones necesarios para el crecimiento y la reproducción. Una determinada

población de una especie tiende a habitar las zonas con una especial combinación de

recursos y condiciones, debido a que cada especie solo funciona eficientemente en una

parte limitada de cada gradiente ambiental: su rango de tolerancia.

Page 23: Tema 1. conceptos ecológicos

4. Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y

adaptación

Dentro de un determinado rango de factores, la mayoría de los individuos de la

población de una especie puede sobrevivir y reproducirse. Más allá de este intervalo, la

mayoría de los individuos sufren una tensión fisiológica creciente, donde las

condiciones están por debajo de los niveles óptimos, de manera que la mayoría de los

individuos pueden permanecer vivos pero no pueden funcionar eficientemente ni

reproducirse. Existen unas determinadas condiciones demasiado extremas para la

supervivencia de una especie: el intervalo de intolerancia.

Las diferentes especies están adaptadas a las diferentes condiciones, de forma que si

las condiciones cambian, algunas especies podrían desaparecer, pasando otras a ser

dominantes.

Algunas especies tienen una amplia tolerancia a algunos factores ambientales y escasa

a otros.

El crecimiento de las especies y su reproducción suelen estar regulados por unas pocas

condiciones o recursos. El recurso o condición sobre el que la especie tiene un intervalo

óptimo menor limitará el desarrollo de la especie: es el factor limitante.

Page 24: Tema 1. conceptos ecológicos

4. Gradientes ambientales. Tolerancia y adaptación

Introducción

El valor del ambiente

Procesos en el

ecosistema

Gradientes

ambientales.

Tolerancia y

adaptación

El ambiente cambia de forma natural con el tiempo y, por tanto, los organismos, las

poblaciones y las comunidades deben también cambiar.

Los cambios climáticos suelen ser lo suficientemente lentos como para que las

comunidades puedan cambiar gradualmente. Estos cambios graduales a lo largo de

periodos de tiempo suficientemente prolongados no dañan seriamente al medio o a los

procesos en el ecosistema, ya que las especies son capaces de adaptarse a estos

cambios, ya sea trasladándose en el espacio o cambiando su grado de tolerancia, de

forma que puedan mantenerse dentro de su tipo de ambiente óptimo. Los cambios

repentinos de las condiciones ambientales de una zona en un corto plazo pueden tener

graves efectos sobre las especies vivas de dicha zona; en muchas ocasiones, estos

cambios se dan como resultado de la actividad humana.

Por tanto, es esencial que la componente biótica del ambiente forme parte de la

evaluación de cualquier impacto potencial, explotación de recursos o cualquier otro

proyecto, teniendo siempre en cuenta las consideraciones ambientales de estas

actividades.