Asignatura: Diagnóstico y Gestión Ambiental. Técnico Superior en Química Industrial

MSc. Nelson Zamora Rodríguez. U1-Ambiente y Desarrollo Sostenible.

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Guía de trabajo N° 1.

Unidad I: Ambiente y desarrollo sostenible. Objetivos:

1. Apropiarse de los conceptos de ecología que permitan comprender la dinámica de los eco-sistemas, a fin de comprender cómo las acciones humanas afectan al equilibrio de los mis-mos y el nivel de vida de las personas.

2. Exponer con fundamentos científico acerca de la relación entre los ciclos de la materia y el flujo de energía en los ecosistemas, apoyándose en los principios de la termodinámica.

Contenido: 1 Fundamentos de ecología. 1.1 Conceptos básicos. 1.2 Flujo de energía en los ecosistemas. 1.3 Ciclo de nutrientes (carbono, nitrógeno y fósforo). 1.4 Elementos de limnología. 1.5 Eutrofización 2 Crecimiento humano y biodiversidad. 2.1 Crecimiento poblacional. 2.2 Biodiversidad y equilibrio ecológico. 2.3 Recursos naturales como soportes de vida. 2.4 Consecuencias del crecimiento de la población humana. Reflexión:

La degradación del medio ambiente es uno de los problemas mundiales más graves que enfrenta la socie-dad moderna. El deterioro ambiental, a pesar de no tener fronteras geográficas ni políticas, se presenta con diferentes matices según la realidad socioeconómica y las características ecológicas de los diferentes países y regiones. El desarrollo científico y tecnológico ha dado al hombre la capacidad de influir positiva y negati-vamente sobre la Tierra. El ser humano ha dominado la naturaleza para satisfacer sus necesidades, lo cual

ha producido un desequilibrio ecológico que afecta a todas las sociedades… http://www.fusda.org/no10.htm (Medio ambiente y desarrollo sostenible)

Desarrollo:

1. Fundamentos de ecología:

La palabra ecología proviene de los vocablos griegos okios y logos que significan casa y estudio o trata-do respectivamente. Es decir, la ecología es el estudio de los organismos vivos “en su propia casa”, en el medio ambiente en el que habitan y en el que desempeñan todos sus funciones vitales. Hay un conjunto de factores bióticos que determinan sus características del entorno tales como la tem-peratura, salinidad, humedad o cantidad de luz. Además, todos los seres vivos se encuentran en contac-to con otro, algunos se comen unos a otros, uno son presas o depredadores. La ecología estudia preci-samente estos aspectos de la biología: las relaciones de los seres vivos unos con otros y con su medio ambiente. La unidad básica de supervivencia de los seres vivos es el ecosistema, que consiste en un sistema natu-ral formado por un conjunto de organismos vivos (biocenosis) y el medio físico donde se relacionan (biotopo). Un ecosistema es una unidad compuesta de organismos interdependientes que comparten el

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mismo hábitat. Los ecosistemas suelen formar una serie de cadenas que muestran la interdependencia de los organismos dentro del sistema. También se puede definir así: «Un ecosistema con-siste de la comunidad biológica de un lugar y de los factores físicos y químicos que consti-tuyen el ambiente abiótico». Este concepto, que comenzó a desarro-llarse entre 1920 y 1930, tiene en cuenta las complejas interac-ciones entre los organismos (por ejemplo plantas, animales, bacterias, protistas y hongos) que forman la comunidad (biocenosis) y los flujos de energía y materiales que la atraviesan. Flujos de energía: Para que un ecosistema pueda funcionar, necesita de un aporte energético que llega a la biosfera en forma, principalmente de energía lumínica, la cual proviene del Sol y a la que se le llama comúnmente flujo de energía. Este flujo es aprovechado por los productores primarios u organismos de compuestos orgánicos que, a su vez, utilizarán los consumidores primarios o herbívoros, de los cuales se alimenta-rán los consumidores secundarios o carnívoros. De los cadáveres de todos los grupos, los descomponedores podrán obtener la energía para lograr sub-sistir. De esta forma se obtendrá un flujo de energía unidireccional en el cual la energía pasa de un nivel a otro en un solo sentido y siempre con una pérdida en forma de calor Los bosques acumulan una gran cantidad de biomasa vertical, y muchos son capaces de acumularla a un ritmo elevado, ya que son altamente productivos. Esos niveles altos de producción de biomasa vertical representan grandes almacenes de energía potencial que pueden ser convertidos en energía cinética bajo las condiciones apropiadas. Dos de esas con-versiones de gran importancia son los incendios forestales y las caídas de árboles; ambas alteran radicalmente la biota y el entorno físico cuando ocurren. Ciclo de materiales: Los materiales necesarios para la vida en los ecosistemas se transfieren en ciclos cerrados, que permiten a los organismos vivientes utilizarlos una y otra vez, ya que se reciclan constantemente. Para com-prender mejor cómo operan estos ciclos, se debe saber que en la fotosíntesis las plantas verdes toman del ambiente abióti-

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co (no vivo) sustancias inorgánicas, de bajo nivel energético, y las transforman en compuestos orgáni-cos, que sirven como fuente principal de energía y de materiales para construir el cuerpo de cualquier ser viviente. En la trama alimentaria de un ecosistema, la materia orgánica generada por los productores (organis-mos fotosintetizadores) se transfiere, sucesivamente, a través de los diferentes niveles tróficos ocupa-dos por los consumidores. Cuando tales organismos mueren (o eliminan sus desechos), las sustancias orgánicas presentes en los restos cadavéricos (o en los desechos) son desintegradas por los descomponedores, hasta reducirlas a moléculas inorgánicas simples, que pueden ser tomadas por otros organismos capaces de incorporarlas a su propio organismo. Los movimientos de las sustancias inorgánicas que circulan por los distintos niveles tróficos y pasan por el biotipo reciclándose continuamente constituyen lo que se denomina ciclos biogeoquímicos. Los ciclos más importantes son: carbono, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Eutrofización: En ecología el término eutrofización designa el enriquecimiento en nutrientes de un ecosistema. El uso más extendido se refiere específicamente al aporte más o menos masivo de nutrientes inorgánicos en un ecosistema acuático, produciendo de manera general un aumento de la biomasa y un empobreci-miento de la diversidad. El desarrollo de la biomasa en un ecosistema viene limitado, la mayoría de las veces, por la escasez de algunos elementos químicos, como el nitrógeno en los ambientes continentales y el fósforo en los mari-nos, que los productores primarios necesitan para desarrollarse y a los que llamamos por ello factores limitantes. La contaminación puntual de las aguas, por efluentes urbanos, o difusa, por la contaminación agraria o atmosférica, puede aportar cantidades importantes de esos elementos limitantes. El resultado es un aumento de la producción primaria (fotosíntesis) con importantes consecuencias sobre la compo-sición, estructura y dinámica del ecosistema.

2. Crecimiento humano y biodiversidad.

El desarrollo de la población en los últimos 10 000 ha ofrecido muchos beneficios a los seres humanos. Se han hecho grandes avances en la producción de alimentos, en la provisión de calor, luz y abrigo, el tratamiento y cura de algunas enfermedades. Todos estos logros se deben a la habilidad de nuestra es-pecie para manipular su entorno. Este éxito espectacular ha provocado un crecimiento de la población humana de sobre manera Sin embargo el dominio de la especie humana, asociado a las modernas tecno-logías industriales y agrícolas, amenaza nuestro planeta de diversas maneras, entre las cuales cabe ci-tar:

la rápida reducción de los recursos terrestres por una población en continuo crecimiento la contaminación del entorno por la industrialización a gran escala la destrucción de ecosistemas naturales la extinción acelerada de plantas y animales la pérdida constante de suelos agrícolas productivos, debido a la erosión y la desertización.

Crecimiento poblacional: Probablemente el problema ecológico más grande de nuestro tiempo es el acelerado crecimiento de la población humana. Durante la mayor parte del tiempo en que los seres humanos han vivido en la Tierra, su población ha tenido un crecimiento bastante constante y lento. Por ejemplo, entre los años 10 000 y 500 a. J. C. la población global paso de 5 millones a 100 millones. Hacia el año 1300 de nuestra era al-

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canzaba los 500 millones, y a principios del siglo XIX se había duplicado, llegando a ser 1000 millones. Desde entonces ha habido una auténtica explosión de la población humana, llegándose a más de 5000 millones en 1987. Ya a finales del siglo XVIII, el economista británico Thomas Malthus, en su Ensayo sobre el principio de la población (1798-1803), advertía de los peligros de un crecimiento explosivo de la población. Biodiversidad y equilibrio ecológico: La biodiversidad es la totalidad de los genes, las especies y los ecosistemas de una región. La riqueza actual de la vida de la Tierra es el producto de cientos de millones de años de evolución histórica. A lo largo del tiempo, surgieron culturas humanas que se adaptaron al entorno local, descubriendo, usando y modificando los recursos bióticos locales. Muchos ámbitos que ahora parecen "naturales" llevan la marca de milenios de habitación humana, cultivo de plantas y recolección de recursos. La biodiversidad fue modelada, además, por la domesticación e hibridación de variedades locales de cultivos y animales de cría. Cuando un ecosistema tiene la capacidad de mantener sus vegetales y animales, sin que ninguna especie desaparezca o se multiplique en exceso, entonces la comunidad estará en equilibrio y será capaz de abastecer de alimentos a todos los organismos que mantiene. Cuando toda comunidad representativa del ecosistema está en equilibrio significa, además, que está poniendo en acción una variada gama de mecanismos de autorregulación tendientes todos a compensar cualquier tipo de alteración que sobre-venga, generalmente por efecto de la acción antrópica. Recursos naturales como soportes de vida: La vida es posible gracias al continuo intercambio de materia y energía, considerándose al sol como la fuente primaria de energía de los sistemas biológicos. El agua, el aire y el suelo, son los principales re-cursos que soportan tanto la vida vegetal como animal. A pesar de la importancia de los recursos natu-rales, no sólo para la vida sino también para el género humano, este último se ha empecinado en alterar el delicado equilibrio ecológico a través de sus actividades económicas. El agua es el medio en el que ocurren un sinnúmero de reacciones químicas necesarias para la vida, así también es fundamental en las diversas actividades humanas (agrícola, industrial, limpieza, etc), es por ello que se debe garantizar su calidad, conservando las cuencas hídricas y tratando aquellas que se desechan para evitar la contaminación de sus reservorios, que a la vez atentan contra la vida misma y el estilo de vida humano. El suelo aporta los nutrientes que las plantas necesitan para su existencia y la de los demás seres vivos, ellas son las responsables de transformar la energía solar y otras sustancias químicas en alimentos. Es el medio en el que se sustenta la actividad agrícola y ganadera, base de la alimentación humana y que al deteriorarse se vuelve infértil ocasionando escases en la producción de alimentos. Consecuencias del crecimiento de la población humana A medida que la población humana se expande, manteniéndose al mismo tiempo el ritmo de desarrollo económi-co global, crece la demanda de alimen-to, de agua, de combustibles fósiles, de minerales y de otros recursos naturales. En muchos casos estos recursos son escasos, y cada vez mayor la competen-cia para obtenerlos. Las regiones de la tierra, fácilmente cultivables -alrededor del 11% de la superficie terrestre libre de hielo- están dedicada a la producción de alimento, ya sea para los seres hu-

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manos o para la ganadería. Las reservas de pescado disminuyen rápidamente en muchos de los océanos como consecuencia de una pesca exagerada. Las reservas de petróleo y las de gas natural, fácilmente accesibles se están explotando en la actualidad o bien ya se han agotado. Unos dos mil millones de per-sonas padecen escasez crónica de agua. Fuentes consultada: http://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_de_energ%C3%ADa_en_un_ecosistema http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/ciclos_materia.htm

Para consultar y comentar en clase: http://nicaraguavolcanyfrontera.blogspot.com/2011/10/biodiversidad-en-nicaragua.html http://www.worldbank.org/depweb/spanish/modules/social/pgr/ Consulte el siguiente link sobre el crecimiento poblacional y presente un resumen de dos páginas http://www.youtube.com/watch?v=MknHYs2RnDU

Actividades: 1. Busque el significado de las palabras o frases siguientes: biomasa, biotopo, biocenosis, cadena ali-

menticia, red alimenticia, pirámide alimenticia, termodinámica, biodiversidad, fotosintetizador, an-trópico,

2. Investigue y comente en clase las leyes de la termodinámica, tratando de relacionar estos conceptos con el funcionamiento de los seres vivos en el ecosistema. Ejemplifique como se produce la transfe-rencia de energía dentro de cada eslabón dentro del ecosistema.

3. ¿Qué importancia tiene el ciclo de los materiales para la supervivencia de los ecosistemas y de qué manera se relaciona con el flujo de la materia?

4. ¿En qué consiste la limnología? 5. ¿En qué se diferencia la eutrofización urbana de la natural? 6. ¿Cuándo un ecosistema acuático se considera oligotrófico, mesotrófico y eutrófico? 7. ¿Cuál ha sido el comportamiento del crecimiento poblacional de Nicaragua desde 1 900 hasta la

fecha? Este comportamiento cómo se interpreta. 8. ¿Cuáles son las principales condiciones o factores que ha propiciado el acelerado crecimiento hu-

mano y que riesgo representa este fenómeno para la biodiversidad y el mismo ser humano? 9. ¿Cuáles son las acciones antrópicas que afectan directa o indirectamente a la biodiversidad y al

equilibrio ecológico y de qué manera esta acción puede afectar la supervivencia de la especie huma-na y el planeta? Ejemplifique.

10. ¿Cuál es el aporte del aire, el agua y el suelo para el sustento de la vida en el planeta? Exposiciones: 1. Ciclo de los nutrientes: carbono, oxígeno, nitrógeno y fósforo. 2. Cuáles son los principales factores que propician la eutrofización, sus efectos y cómo se puede evi-

tar o mitigar.