COMPETENCIA GENERAL DE LA MATERIAAnalizar los diferentes componentes del ambiente y los efectos de la interacción del ser humano con la naturaleza, así como la importancia vital de conservar el ambiente en el que se desarrollan los individuos y que se involucren en la protección de los recursos disponibles, adoptando y formando valores, principios, actitudes y comportamientos necesarios para alcanzar una sociedad ambientalmente sustentable.

Relación vertical y horizontal con otras materias y mapa conceptual de Ecología

Botánicas Zoologías Ambientales Numéricas

Recursos Bióticos ECOLOGÍA Biogeografía

Manejo de Pesquerías Producción acuícola Ecología vegetal

Ecología

Homeostasis

Energía

Ciclos biogeoquímicos

Población

Comunidad

Ecosistema

NatalidadEdad

MortalidadDispersión

AbundanciaDominancia

Equidad

SucesiónTraslapeEcotonoFases

seralesClimax

Productividad

SecundariaPrimaria

Bruta Neta

Limitantes

GeológicosQuímicos

FisiológicosProblemas

SobrepoblaciónContaminación

ImpactoAgua

Competencia general

Reconocer la relación entre su entorno y su calidad de vida a partir de la comprensión de los principios básicos de la naturaleza, considerando el uso racional y eficiente de los recursos naturales como factores determinantes para el desarrollo sustentable

Unidad I: Principios básicos de la naturaleza

Capitulo 1. El planeta tierra como ecosistema La tierra se formo hace 4550

millones de años a partir de la nebulosa protosolar

http://www.letraherido.com/130602formacionsistemasolar.htm

DR. ANTONIO LEIJA TRISTÁN, DR. GILBERTO TIJERINA MEDINA, DR. FRANCISCO JAVIER IRUEGAS BUENTELLO, M.C. JAIME OTILIO GONZÁLEZ PÉREZ

Capitulo 1. El planeta tierra como ecosistema

Rasgos mas importantes

Único lugar el universo donde se sabe hasta ahora que hay vida

Ha evolucionado mediante procesos geológicos y biológicos

Se divide en litosfera e hidrosfera Su interior permanece activo

Capitulo 1.1. ¿Que es el planeta tierra?

Primer principio básico de la naturaleza establece que: La tierra (también llamada Gaia) es un ecosistema o sistema viviente caracterizado por ser finito, en homeostasis y sustentable.

Los diversos ecosistemas (acuáticos y terrestres) que la integran interactúan (Margulis, 1998) y que al evolucionar mediante procesos geoquímicos (abióticos) y biológicos (bióticos) determinaron las condiciones iniciales apropiadas para el inicio de la vida y la posterior consolidación de la biosfera (Colebrook, 2006).

Interacción

Atmosfera finita en espesor, aunque esta puede variar con respecto a la temperatura

Atmosfera

Capa de ozono(20-45 km)

A 10 km encontramos 95% del oxigeno)

Hipótesis de Gaia Es un conjunto de modelos científicos de la biosfera en el cual se postula que la vida fomenta y mantiene unas condicionesadecuadas para sí misma, afectando al

entorno.

Según la hipótesis de Gaia, la atmósfera y la parte superficial del planeta Tierra se comportan como un todo coherente donde la vida, su componente característico, se encarga de auto-rregular, por lo que tiende al equilibrio

Representación del equilibrio dinámico (homeostasis) de un sistema ecológico

a.- Estado estable (dinámico)

b.- Estado de inercia o resilienciadisturbio

Sistema

Ambiente

c.- Estado dinámico (dinámica poblacional en equilibrio)

Tiempo

# d

e

indiv

iduos

ambientesistema

resilienciadisturbio

ambientesistema

© Ph.D. Gustavo A. Martinez Turanzas

dinámica poblacionaldinámica poblacional en equilibrio

1.2. Estructura y funcionamiento de la tierra

El segundo principio básico de la naturaleza establece que: La tierra es un sistema viviente, constituido por dos subsistemas (subsistema físico o ecosfera y subsistema biológico)

Atmosfera cubierta protectora:

1)Evita cambios drasticos en la temperatura (75 a -130oC)

2)Protege contra radiación solar de alta energía (UV, rayos gamma, rayos X)

3)Vapor agua, CO2 absorben la radiación (calor) que refleja la tierra impidiendo que se congele durante la noche

Subsistema biológico

Figura 1.9.- Suelo Sustrato sobre el que se desarrollan la mayoría de los organismos que viven

sobre o dentro de la litosfera.

Litosfera

Esta formada por una compleja muestra de materiales inorgánicos (arena, limo, arcilla, aire y agua) y materia orgánica donde se desarrollan un sin numero de microorganismos

Capitulo 2. Flujo de energía y los ciclos biogeoquímicosEl tercer principio básico de la naturaleza establece que la Tierra es un sistema abierto con respecto al flujo de energía.

Porcentajes de radiación solar

Cadenas Tróficas

El 1% entra al subsistema biológico donde es capturada y transformada de energía solar a energía de biomasa

En cada fase hay perdida de energía por procesos químicos

Cadenas tróficas

Autótrofos o productores : Toman la energía solar y transformarla en energía de enlace química (plantas verdes).

Heterótrofos o consumidores : Consumen la materia rica en energía elaborada por los productores (directa “herbívoros” o indirectamente “carnívoros”

Descomponedores: Microorganismos (bacterias y hongos) cuya labor es reciclar el material orgánico convirtiéndolo en materia inorgánica o mineral, la que es de vuelta a utilizar por los vegetales.

Pirámide de biomasa, numero de individuos, Diezmo ecológico

La cantidad de energía que se transfiere de un nivel trófico a otro varia del 2 al 30% dependiendo del numero de niveles, de la especie y tipo de ecosistema

Biomasa vegetación 85%, biomasa fauna 10%, biomasa humana 5%

2.2. Ciclos biogeoquímicos El cuarto principio establece que la tierra es un sistema cerrado con respecto al flujo de materia

Las sustancias químicas son cicladas a través de complejas vías entre los subsistemas físico, biológicos, geológico y químicos: “Procesos biogeoquímicos”

Interconexión de los ciclos biogeoquimicos: Gaseoso, sedimentario e hidrológicos

Permite la renovación, purificación, conservación de las sustancias; definiendo la productividad y sustentabilidad de los ecosistemas

2.2.1. Ciclos gaseosos

Las sustancias circulan principalmente entre la atmosfera y los organismos vivos

Velocidad elevada de reciclado “HORAS o DIAS“

Principales ciclos a) ciclo del oxigenob) ciclo del carbono c) ciclo del nitrógeno

Ciclo del oxigenoEs el elemento mas abundante en los seres vivos

El 20% de oxigeno en la atmosfera es producto de la actividad de los seres vivos

Este ciclo esta ligado al ciclo del carbono, ya que el proceso de asimilación de CO2 implica la liberación de oxigeno

El oxigeno también se convierte en ozono, el cual se va a la estratosfera y sirviendo como filtro para rayos UV, letales para los seres vivos

Ciclo del carbonoInvolucra las cuatro esferas de la tierra׃ litosfera, hidrosfera, atmosfera y biosfera

El carbono es fundamental para la formación de carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos

nucleicos

Asimilación de este compuesto por los organismos es en la atmosfera e hidrosfera

Tiempo de recambio largo (cientos de años). Aunque el proceso de fotosíntesis y respiración son los procesos mas rápidos 3 (años)

Ciclo del nitrógenoLos organismos emplean el nitrógeno en la síntesis de

proteína , ácidos nucleídos así como otras moléculas fundamentales del metabolismo.

Su reservorio (78%) es la atmosfera, donde se encuentra en forma de gas inerte.

Esta forma no es utilizada por la mayoría de los organismos, si no que tiene que ser transformada por bacterias nitrificantes

2.2.2.Ciclos sedimentarios En esta caso las sustancias

químicas o nutrientes circulan entre la corteza terrestre, la hidrosfera y los seres vivos

El tiempo de reciclado de estas sustancias es lento (miles a millones de años)

Ciclos: azufre y fosforo

Ciclo del fosforo Forma parte de los ácidos nucleicos, ATP

y otros compuestos que contienen fosforo y que almacenan energía química

Se encuentran en pequeñas cantidades: Plantas 0.2% Animales 1%

Inmovilizado en la corteza terrestre, aunque es fácilmente movilizado por el agua

Por procesos de meteorización y vulcanización queda disponible para que pueda ser utilizado por las plantas

Ciclo del azufre Forma parte de las proteínas,

por lo que es importante

Formas presentes El océano en forma de sulfato inorgánico

En la litosfera en forma de minerales de sulfato y de sulfuro

Estados principales oxidados:

sulfuros, azufre elemental

y sulfato

Afectado por el pH: pH alcalino se encuentra en forma de sulfuro pH básico en forma de sulfuro de hidrogeno

2.2.3. Ciclos hidrológicos

Circulación del agua entre el océano, atmosfera, litosfera y los seres vivos

El agua es el componente principal (50-90%) de los seres vivos

Esta ligado a otros procesos biogeoquimicos: Transporta los nutrientes hacia el interior y exterior de los ecosistemas

Funciones principales: a) actúa como un disolvente, b) es un agente químico reactivo

(procesos hidrólisis, oxido reducción),

c) es un termorregulador

  

 Reservorio

 km3103

 % del total

 Tiempo renovación

Océanos 1370000 97.20 37000 años

Casquetes polares y glaciares

29000 2.15 16000 años

Aguas subterráneas 4000 0.63 300 años

Lagos agua dulce* 125 1 ‑ 1000 años

Lagos salados* 104 1 ‑ 1000 años

Agua del suelo* 67 280 días

Ríos* 1.2 12‑20 días

Atmósfera 14 0.001 9 días

AAgua en la gua en la ECOECOSFERASFERA

Tiempo teórico de renovación del agua en los reservorios de la ecosfera 

* Agua superficial 0.019

Velocidad de reciclado varia de días a miles de años

2.3. Regla de sustentabilidad Los ciclos biogeoquimicos renuevan, purifican, y conservan las sustancias, los cuales a su vez definen la productividad y sustentabilidad de los ecosistemas

•Los seres vivos desempeñan el papel regulador (velocidad de ciclado y sustentabilidad) y de renovación (bioremediación) de los nutrientes •Regla sustentabilidad: La velocidad de los procesos de reciclado, renovación, purificación, reemplazo y conservación debe ser SIEMPRE MAYOR que la velocidad de los procesos naturales y antropogenicos de consumo, extracción, contaminación, destrucción, degradación, fragmentación y abatimiento

La teoría convencional supone que: Los organismos se adaptan a su entorno, no lo cambian, y que las fuerzas o procesos geológicos explican la evolución de la atmosfera, litosfera y océanos.

Hipótesis de Gaia: Especifica que a partir de unas condiciones primarias se promovió el inicio de la vida en la tierra y que estas primeras formas de vida modificaron el entorno para promover y conservar la habitabilidad del planeta

Cap. 3. Rol de los seres vivos en los ecosistemas El quinto principio de la naturaleza define la función de los seres vivos, que al interactuar con su entorno físico mantiene la estabilidad del planeta y las condiciones para la vida.

Comparación de la tierra con biosfera y sin ella con otros planetas

3.1. El origen de la vida

Evolución de los seres vivos y su impacto sobre el planeta tierra

3.2. Bienes y servicios de los ecosistemas El sexto principio de la naturaleza establece que los ecosistemas, con una productividad y sustentabilidad finita, brindan bienes y servicios al ser humano.

Los servicios se clasifican como de a) soporte, b) de regulación, c) de suministro

Agotamiento de los servicios de los EcosistemasAgotamiento de los servicios de los Ecosistemas

3.3. Factor limitante y capacidad de carga El séptimo principio básico de la naturaleza establece que

el factor limitante y la capacidad de carga son determinantes en la dinámica poblacional de las especies

Los factores ecológicos (hábitat o nicho) puede afectar a los poblaciones de la siguiente manera:

a) Eliminar especies de zonas donde las condiciones climáticas o fisicoquímicas no son las adecuadas (afecta la distribución geográfica de las especies)

b) Determinan las tasas de mortalidad y natalidad de las especies (afectan la densidad de las especies)

c) Favorecen la adaptación de las especies

Ley del mínimo y ley de toleranciaLey del mínimo (Liebeg, 1840):

Una especie estará ausente de un hábitat o de un ecosistema cuando cualquier factor indispensable este por debajo del umbral necesario

Ley del máximo (Shelford, 1911): “La ausencia de un organismo podrá ser debidos a la deficiencia o al exceso”

Factores determinantes de los ecosistemas

El octavo principio de la naturaleza establece que los diferentes ecosistemas del mundo son definidos, determinados y caracterizados por factores bióticos y abióticos.

Se clasifican en: factores bióticos factores abióticos

Factores bióticos

Hábitos de las especies

Tiempo Especie humana

Conceptualización del sistema tierra que muestra la estructura, función y factores determinantes que definen a un ecosistema